有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，應(yīng)用于制備高效率太陽能電池和發(fā)光二極管。鈣鈦礦具備較高的載流子遷移率、較長的壽命和擴(kuò)散距離，也是一類較為理想的光電探測器材料。但三維鈣鈦礦暗電流對光電探測器的信噪比有較大影響，發(fā)展受到限制。基于多晶薄膜的光電二極管檢測器，雖可抑制暗電流，但無法實(shí)現(xiàn)較大的光電導(dǎo)增益，器件靈敏度也不理想。 

近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所博士吳雨辰、中科院院士江雷課題組與天津大學(xué)教授付紅兵，中科院外籍院士、美國加州大學(xué)伯克利分校教授張翔團(tuán)隊(duì)合作，制備出高質(zhì)量的二維鈣鈦礦單晶納米線陣列，首次發(fā)現(xiàn)二維鈣鈦礦納米線的邊緣態(tài)光電導(dǎo)效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了目前世界上最高靈敏度的鈣鈦礦光電探測器。 

研究人員通過不對稱浸潤界面，控制二維鈣鈦礦的晶體生長。通過電子衍射、同步輻射掠入射X射線散射發(fā)現(xiàn)，制備得到的納米線取向單一，導(dǎo)電的少層鈣鈦礦和丁胺基離子層層組裝，形成超晶格結(jié)構(gòu)。通過測量不同高度納米線的熒光和光電導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦層的邊緣能夠有效地分裂激子，產(chǎn)生并傳導(dǎo)自由載流子，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的光電導(dǎo)。基于此納米線制備的光電探測器，實(shí)現(xiàn)了104 A/W以上的響應(yīng)度和7×1015 Jones以上的探測度，是目前世界上最靈敏的鈣鈦礦光電探測器，比傳統(tǒng)的硅光電二極管性能高出2-3個(gè)數(shù)量級。 

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《自然-電子學(xué)》上，并被作為highlight報(bào)道。相關(guān)研究得到了科技部重點(diǎn)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目及北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。