无铅卤化物钙钛矿薄膜光电探测器的制备及性能研究——创新性综合实验的教学设计与探索

摘要：光电探测是一项面向国家战略需求的关键技术，在国防、医学、工业等领域具有重大的应用价值。无铅卤化物钙钛矿作为一类新兴的半导体材料，光电性能优异、合成工艺简单、价格低廉、毒性低等优点，在光电探测领域具有很好的商业化发展潜力。因此，将其引入到本科教学中具有较好的可行性。本实验以非铅钙钛矿(3-AMP)BiI5为研究对象，通过调控材料组成、优化薄膜质量及钝化表界面缺陷来改善光吸收、促进电荷传输及抑制载流子复合，开展高性能光电探测器的制备及成像应用探究。实验结果表明，刮涂法制备的(3-AMP)BiI5薄膜由垂直于FTO基底的微米棒组成，能够实现载流子的高效传输。基于最佳薄膜厚度的器件表现出较高的光电流和较小的暗电流，并可成功应用于光电扫描成像。本实验将科研前沿转为化为基础教学，以科促教。实验内容涵盖材料合成、性能表征与应用探究，其操作容易、趣味性强、知识点丰富，兼具基础性、进阶性和挑战性，适合不同阶段本科生的实验教学。