近日，我院能量转换材料与器件课题组在钙钛矿弱光位敏探测研究方面取得新进展，相关成果以“Highly Sensitive Weak-Light Positioning Detection Enabled by a P(VDF-TrFE)-Doped Perovskite Heterojunction”为题发表在 ACS Applied Materials & Interfaces（2025, 17, 62304-62315）。2024级博士研究生于京照为论文第一作者，乔双教授为通讯作者。
位置敏感探测器（PSD）能够实时、连续的确定入射光斑的精确位置，在激光制导、精密对准、智能机器人视觉及光学通信等领域具有不可替代的作用。然而，传统PSD普遍存在弱光探测能力不足、位置灵敏度低以及需要外部电源驱动等瓶颈，严重制约了其在低功耗、分布式传感系统中的应用。
针对上述挑战，本研究创新性地将铁电聚合物 P(VDF-TrFE) 引入到 MAPbI3 钙钛矿基体中，构建了一种Spiro-OMeTAD/MAPbI3:P(VDF-TrFE) 自供电异质结PSD。通过系统优化，当P(VDF-TrFE)掺杂浓度为0.42 wt.%时，器件性能达到最优。该设计巧妙地利用了热释-光伏耦合效应（pyro-phototronic effect）：在周期性弱光照射下，材料因光热转换产生瞬态温度变化，激发P(VDF-TrFE)的强极化响应，从而产生一个与内建电场协同作用的附加热释电场，这一多物理场耦合机制带来了巨大的性能提升。在仅10μW的微弱光照下，该PSD实现了 629.28 mV/mm的超高位置灵敏度，在热释电效应的进一步增强下，灵敏度提升至 1305.76 mV/mm，信号增强率高达 107.5%。同时，器件展现出优异的综合光电性能：响应度高达 1.18×104 V/W，探测率达2.99×1013 Jones，响应速度为 6.1/5.6 ms。该工作在铁电聚合物掺杂的钙钛矿体系中阐明了热释-光伏耦合的内在增益机制，为设计下一代高性能位置传感器提供了理论指导。
该工作得到了国家自然科学基金委和河北省自然科学基金项目等经费的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.5c16240
