Định nghĩa
Perovskite là vật liệu có cấu trúc tinh thể tương tự như khoáng chất gọi là perovskite, bao gồm canxi titan oxit (CaTiO3).
Tùy thuộc vào nguyên tử / phân tử nào được sử dụng trong cấu trúc, perovskite có thể sở hữu một loạt các đặc tính thú vị ấn tượng bao gồm siêu dẫn, sắt điện, thứ tự điện tích, vận chuyển phụ thuộc spin và nhiều hơn nữa. Do đó, Perovskite nắm giữ những cơ hội thú vị cho các nhà vật lý, nhà hóa học và nhà khoa học vật liệu.
Perovskite-sensors-types
Cảm biến là thiết bị phát hiện các sự kiện xảy ra trong môi trường vật lý (như ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất, v.v.) và phản hồi bằng đầu ra, thường là tín hiệu điện, cơ học hoặc quang học. Nhiệt kế thủy ngân gia dụng là một ví dụ đơn giản về cảm biến - nó phát hiện nhiệt độ và phản ứng với sự giãn nở có thể đo được của chất lỏng. Cảm biến ở khắp mọi nơi - chúng có thể được tìm thấy trong các ứng dụng hàng ngày như nút thang máy cảm ứng và bề mặt điều chỉnh độ sáng đèn phản ứng với cảm ứng, nhưng cũng có nhiều loại cảm biến mà hầu hết mọi người không chú ý - như cảm biến được sử dụng trong y học, robot, hàng không vũ trụ và hơn thế nữa.
Các loại cảm biến truyền thống bao gồm nhiệt độ, áp suất (nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện, v.v.), độ ẩm, lưu lượng (điện từ, dịch chuyển vị trí và hơn thế nữa), chuyển động và khoảng cách (điện dung, quang điện, siêu âm, v.v.), mặc dù vô số phiên bản khác tồn tại. Cảm biến được chia thành hai nhóm: cảm biến chủ động và thụ động. Cảm biến chủ động (chẳng hạn như tế bào quang dẫn hoặc cảm biến phát hiện ánh sáng) yêu cầu nguồn điện trong khi cảm biến thụ động (máy đo bức xạ, chụp ảnh) thì không.
Một loạt các đặc tính thú vị của vật liệu perovskite, chẳng hạn như khá chịu được các khuyết tật (không giống như chalcogenide kim loại) và không yêu cầu thụ động hóa bề mặt để giữ lại năng suất lượng tử cao, làm cho chúng đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng cảm biến. Độ nhạy, tính chọn lọc và tính ổn định của nhiều vật liệu nano perovskite đã hướng nhiều nhà nghiên cứu dành nhiều sự chú ý nhất cho các cảm biến hóa học, nhưng perovskite cũng phù hợp với các loại khác. Perovskite đang được nghiên cứu bởi nhiều nhóm nghiên cứu để sử dụng trong các loại cảm biến khác nhau.
Tin tức mới nhất về cảm biến Perovskite:
1. Đọc điện dung AC-bias để phát hiện tia X perovskite halogen kim loại ổn định
Perovskite halogen kim loại cung cấp độ nhạy đặc biệt để phát hiện tia X trực tiếp thông qua tín hiệu dòng điện một chiều (DC), nhưng mạng tinh thể mềm và ion di động của chúng dẫn đến sự mất ổn định tín hiệu và phản ứng dòng điện phi tuyến dưới phân cực dòng điện một chiều (DC).
Một nhóm nghiên cứu do LI Yunlong từ Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến (SIAT) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, cùng với ZHU Ziyao và XU Xiumin từ Đại học An Huy, gần đây đã đề xuất phương pháp đọc điện dung phân cực dòng điện xoay chiều (AC) cho máy dò tia X perovskite halogen kim loại. Phương pháp này thay thế phân cực DC thông thường bằng phân cực AC biên độ thấp và đọc điều chế điện dung đi kèm, giảm hiệu quả ảnh hưởng của sự di chuyển ion đến đầu ra tín hiệu.
Phân tích số của phương trình Poisson chỉ ra rằng perovskite nồng độ ion cao hiển thị các biến thể điện dung bề mặt riêng biệt giữa điều kiện tối và chiếu xạ. Dựa trên sự hiểu biết này, các nhà nghiên cứu đã thiết kế các máy dò hoạt động dưới độ lệch AC, đạt được phản hồi tín hiệu ổn định và tránh suy giảm hiệu suất liên quan đến chuyển động ion. Máy dò đã chứng minh tốc độ đọc lý thuyết là 500 Hz trên mỗi pixel dưới độ lệch AC 1 kHz, tương đương với các hệ thống hình ảnh a-Se / TFT thương mại trong khi vẫn duy trì chi phí vật liệu và chế tạo thấp hơn.
Sử dụng phương pháp đọc điện dung này, nhóm nghiên cứu đã tái tạo các cấu trúc bên trong ba chiều bằng máy dòMAPb I3 đa tinh thể. Kết quả cho thấy độ ổn định tín hiệu và độ phân giải không gian được cải thiện, đồng thời đề xuất một lộ trình tiềm năng hướng tới phát hiện tia X dựa trên perovskite và chụp cắt lớp vi tính đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí.
2. Các nhà nghiên cứu phát triển bộ tách sóng quang perovskite 2D Ruddlesden–Popper kết hợp các tiếp điểm không đối xứng và độ nhạy cực cao
Một nhóm nghiên cứu của Đại học Fudan đã phát triển một bộ tách sóng quang perovskite pha 2D Ruddlesden–Popper (RP) hiệu suất cao bằng cách sử dụng cấu hình điện cực không đối xứng giúp tăng cường đáng kể hiệu suất quang điện tử.
Trong công việc của họ, các tấm vi mô đơn tinh thể (PEA)₂PbBr₄ (PPB), được phát triển thông qua phương pháp giao diện lỏng-không khí với độ dày từ ~ 60 đến 350 nm, đóng vai trò là lớp hoạt động. Bằng cách giới thiệu hai điện cực kim loại khác nhau, các nhà nghiên cứu đã hình thành các rào cản tiếp xúc không đối xứng, cho phép căn chỉnh dải và chiết xuất điện tích hiệu quả hơn so với các thiết bị đối xứng thông thường.
Kỹ thuật giao diện này mang lại sự tăng cường dòng quang phân cực 5,59 × 10⁴ lần, cùng với hoạt động tự cấp nguồn được đặc trưng bởi tỷ lệ bật/tắt cao 7,69 × 10³, dòng điện tối cực thấp (3,28 × 10⁻¹³ A) và đầu ra dòng quang mạnh (2,41 × 10⁻⁹ A). Những kết quả này nhấn mạnh cách các giao diện kim loại-perovskite được điều chỉnh cẩn thận có thể quyết định động lực phân ly sóng mang và hiệu quả tổng thể của thiết bị trong các hệ thống pha RP 2D.
Những phát hiện đề xuất một chiến lược đơn giản nhưng mạnh mẽ để hiện thực hóa các bộ tách sóng quang tự cung cấp năng lượng thế hệ tiếp theo và nâng cao hiểu biết rộng hơn về vận chuyển điện tích và vật lý giao diện trong các vật liệu perovskite nhiều lớp.
