偏振敏感光電探測器能夠檢測多維光學信息，在光通信、偏振成像、機器視覺和軍事遙感等領域具有重要的應用前景。然而，傳統的無機半導體光電探測器盡管性能穩定，但存在柔韌性差、製造工藝複雜和成本高等局限。此外，大多數偏振檢測系統依賴於額外的光學和機械部件，這增加了系統的整體尺寸和結構複雜性，嚴重阻礙了光電子系統的微型化和集成化。因此，探索易於合成和製備的高性能替代材料，以實現小型化和成本效益的偏振敏感光電探測器，已成為必然選擇。

金屬鹵化物鈣鈦礦材料作為一種新型半導體材料，因其卓越的光電性能（如高吸收系數、可調帶隙和高載流子遷移率）以及易於合成和集成等優點，在光電探測器、太陽能電池和激光等領域受到廣泛關注。然而，鈣鈦礦材料的不穩定性以及大多數偏振敏感鈣鈦礦光電探測器響應時間長和長期穩定性差等問題，限製了其實際應用。微納光柵結構的集成被認為是實現高性能偏振敏感鈣鈦礦光電探測器的有前途的方法。這些結構不僅能引入偏振敏感性，還能通過優化光耦合效率、減少表面反射和增強光吸收來顯著提高光電探測器的性能。

該研究展示了一種高性能的自供能PSPPD，其優異的性能主要歸功於埋柵結構的光捕獲能力和光生載流子的高效提取與傳輸。

（1）PSPPD在532 nm波長下的外量子效率（EQE）達到93.93%，響應度（R）為403 mA W⁻¹，暗電流（Idark）低至5.95×10⁻¹⁰ A。

（2）響應速度快，上升/下降時間均小於2 μs，具有優異的高頻響應能力，-3 dB頻率約為250 kHz，能夠檢測高達500 kHz的高速光信號。

（3）PSPPD展現出高消光比（1.68）和良好的偏振敏感性，能夠在0 V偏壓下檢測偏振光，且在不同波長下均能保持快速響應。

（4）經過120天的空氣暴露後，PSPPD在偏振成像和光通信系統中仍保持高效性能，顯示出良好的長期穩定性。

場發射掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、紫外 - 可見光譜光度計、熒光光譜儀（PL）、時間分辨光緻發光（TRPL）、光電流、暗電流、外量子效率（EQE）、響應度（R）、穩定性、探測率（D*）等。

圖1. a）具有埋柵結構的鈣鈦礦光電探測器的示意圖。b）在650 nm波長下，無埋柵結構的光電探測器的FDTD模擬圖。c）在650 nm波長下，具有埋柵結構的光電探測器的FDTD模擬圖。d）飛秒激光直寫處理ITO基底的示意圖。e）具有光柵結構的ITO基底的光學照片。f）ITO基底光柵結構的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像的俯視圖。g）ITO基底光柵結構的原子力顯微鏡（AFM）圖像及光柵尺寸圖。

圖2. a）光電探測器示意圖。b）PSPPD的能量級圖以及電子和空穴傳輸示意圖。c）當光從ITO側入射時，具有光柵結構的鈣鈦礦層中不同波長光的傳播和載流子傳輸過程示意圖。d）在470 nm激光激發下，Cs0.15FA0.85PbI2.85Br0.15薄膜的光緻發光（PL）光譜。e）光電探測器的外量子效率（EQE）。插圖：所製備PSPPD的實物圖。f）光電探測器的EQE和響應度（R）穩定性。g）光電探測器的暗電流（Idark）。h）光電探測器的探測率（D*）。i）在0 V偏壓下（650 nm，250 kHz）PSPPD的響應時間。

圖3. a）PSPPDs偏振光檢測示意圖。b）偏振光檢測結果。c）偏振成像測試示意圖。d）偏振成像結果。

圖4. a）高速光通信測試系統。b）輸入編碼信號。c）光電探測器在初始時間對光信號的檢測結果。d）光電探測器在120天後對光信號的檢測結果。e）光電探測器對不同速率信號（單周期）的檢測結果。f）鈣鈦礦光電探測器在光通信中的性能比較。g）鈣鈦礦光電探測器在光通信中的通信速率比較。

圖 光探測器綜合測量系統FineDet 990

光探測器綜合測量系統FineDet 990，是東譜科技開發的光響應器件特性綜合測試平台，可根據需求選擇、定製功能，針對微納器件提供顯微系統，針對模組/陣列提供顯微+自動掃描測試系統等。測試功能模塊包括：（1）光譜響應測試：光譜響應度、外量子效率EQE、內量子效率IQE；（2）探測器瞬態測試：上升、下降時間TRTF、3dB截止頻率、線性動態範圍LDR；（3）探測器噪聲測試：噪聲頻譜密度、噪聲等效功率NEP、探測率和比探測率D*；（4）伏安特性測試：IV單點測試、IV分段掃描測試、IV循環掃描測試；（5）探測器穩定性測試：光譜響應參數穩定性、伏安特性參數穩定性等。

▍引用文章

Buried Grating Enables Fast Response Self-Powered Polarization-Sensitive Perovskite Photodetectors for High-Speed Optical Communication and Polarization Imaging 

https://doi.org/10.1002/smll.202411610