【导读】
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电光 (EO) 调制器提供与光通信相关的电光信号转换。钛酸钡 (BaTiO3) 因其光学超快非线性、低光损耗和高折射率而成为一种有前途的 EO 调制材料体系。为了进一步增强其自发极化，可以在 Ba 和 Ti 位点掺杂 BaTiO3；然而，掺杂通常伴随着离子迁移，这会降低 EO 的性能。
加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授课题组研究了给体-受体掺杂及其对 EO 效率的影响，发现 La 掺杂的 BaTiO3在 1 kHz 下实现了 42 pm/V 的 EO 系数，是原始样品的两倍；然而，作者也观察到，通过这种单元素掺杂，EO 响应随频率迅速下降。从阻抗谱中，作者发现频率相关的 EO 与离子迁移相关。密度泛函理论计算预测，离子迁移势垒随着 La3+掺杂而降低，但可以通过进一步掺杂 Mn2+来恢复，这一发现促使作者通过将 Mn2+掺入 Ti 位以补偿电荷不平衡来防止离子迁移。
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基于胶体量子点 (CQD) 的溶液处理光电探测器是短波红外 (SWIR) 光传感应用的有希望的候选者。目前的 CQD 光电探测器采用夹在载流子传输层之间的 CQD 有源层，其中电子传输层 (ETL) 由金属氧化物组成。
加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授课题组使用 n 型 CQD 以及表面配体工程开发了一类新的 ETL，发现它们受益于能带能量的量子尺寸效应调谐。作者展示了使用 CQD 的 1450 nm 操作光电探测器，该 CQD 具有针对每个传输层和有源层的定制功能。通过优化 ETL 和有源层之间的能带对齐，作者报告了 CQD 光电探测器，它结合了 ~1 × 10−3mA/cm2的低暗电流和 1 V 时 ~66% 的高外部量子效率 (EQE)，优于之前的报道了> 1400 nm工作的CQD光电探测器，其依赖于金属氧化物作为ETL。稳定的 CQD 光电探测器依赖于良好钝化的 CQD：对于 ETL CQD，与弱结合的无机配体四丁基碘化铵 (TBAI) 相比，强结合的有机配体反式 4-(三氟甲基)肉桂酸 (TFCA) 提供了更好的钝化。与 TBAI 相比，TFCA 抑制了 ETL 内由偏压引起的离子迁移，并将光电探测器的工作稳定性提高了 50 倍。
文献链接：Zhang, Y., Vafaie, M., Xu, J., Pina, J.M., Xia, P., Najarian, A.M., Atan, O., Imran, M., Xie, K., Hoogland, S. and Sargent, E.H. (2022), Electron Transport Layers Employing Strongly-Bound Ligands Enhance Stability in Colloidal Quantum Dot Infrared Photodetectors. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2206884. https://doi.org/10.1002/adma.202206884