Filter-Less Color-Selective Photodetector Derived from Integration of Parallel Perovskite Photoelectric Response Units

颜色识别光电探测器在光谱识别、成像传感、环境监测等领域有着广泛的应用。近年来，由于具有高的光吸收系数和可调谐带隙，基于钙钛矿材料的颜色识别光电探测器的研究取得了重大进展，常用的策略为利用窄带探测或者梯度带隙。这些策略可以实现精准的颜色识别，然而电荷收集窄化会导致光响应降低与灵敏度不足，而且存在光谱响应交叉引起的光谱串扰问题。因此，提高颜色识别精度并消除光谱串扰的问题是目前颜色识别探测器亟待解决的问题。

在这项工作中，团队李亮教授、田维教授和西北工业大学翟薇教授等人开发了一种简单而通用的方法，成功制备了无滤光片的颜色选择性钙钛矿光电探测器。具体来说，通过选择性区域可控超声原位处理电子传输层SnS₂，在其表面实现不同程度的原位氧化形成SnO₂纳米颗粒，通过超声空化测量研究其生长机理，结合COMSOL光场仿真分析其载流子产生分布差异，实现在单个芯片上集成宽谱响应但响应差异的钙钛矿单元。

针对差异化光响应结合双玻尔兹曼函数推导半经验工作公式，实现在400-700 nm可见光范围段高精度单色光识别，误差＜3 nm。另一方面结合人眼的颜色识别原理开发三色光叠加算法，识别复色光的红光、绿光与蓝光组成，实现相对误差＜6%的彩色成像。由于三个单元的响应曲线完全不交叉，可以有效避免颜色识别过程中的单元间的光谱串扰。这项工作为钙钛矿光电探测器实现波长识别与彩色成像提供了宝贵的见解。

集成器件的颜色识别应用