Solution-processed upconversion photodetectors based on quantum dots

光电探测器 光子上转换 量子点 光电子学 硒化镉 量子效率 红外线的 材料科学 量子隧道 光子 光学 物理 兴奋剂
作者
Wenjia Zhou,Yuequn Shang,F. Pelayo Garcı́a de Arquer,Kaimin Xu,Ruili Wang,Shaobo Luo,Xiongbin Xiao,Xiaoyu Zhou,Ruimin Huang,Edward H. Sargent,Zhijun Ning
出处
期刊:Nature electronics [Springer Nature]
卷期号:3 (5): 251-258 被引量:222
标识
DOI:10.1038/s41928-020-0388-x
摘要

Upconversion photodetectors convert photons from the infrared to the visible light spectrum and are of use in applications such as infrared detection and imaging. High-performance upconversion devices are, however, typically based on vacuum-deposited materials, which are expensive and require high operating voltages, which limits their implementation in flexible systems. Here we report solution-processed optical upconversion photodetectors with a high photon-to-photon conversion efficiency of 6.5% and a low turn-on voltage of 2.5 V. Our devices consist of a colloidal lead sulfide quantum dot layer for harvesting infrared light that is monolithically coupled to a cadmium selenide/zinc selenide quantum dot layer for visible-light emission. We optimized the charge-extraction layers in these devices by incorporating silver nanoparticles into the electron transport layers to enable carrier tunnelling. Our photodetectors exhibit a low dark current, high detectivity (6.4 × 1012 Jones) and millisecond response time, and are compatible with flexible substrates. We also show that the devices can be used for in vitro bioimaging. By embedding silver nanoparticles in the electron transport layer, solution-processed quantum-dot-based photodetectors with a high photon-to-electron conversion efficiency of 6.5% and a low turn-on voltage of 2.5 V can be created for use in infrared imaging applications.
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