卤素钙钛矿由于其优异的光电性能受到了越来越多的关注，如，卤素钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可达22.1％。但是，由于有机无机杂化卤素钙钛矿中有机成分的分解和挥发，其长期稳定性很差。全无机卤素钙钛矿使用铯Cs原子替代了有机基团，显著的提高了卤素钙钛矿的稳定性，同时仍保持了优异的光电性能，是构建高效而稳定的光电器件的优异候选材料。但是，三维卤素钙钛矿体材料由于存在较高的晶体缺陷和较多的晶界，使得光生电子对复合率较高，同时降低了载流子迁移率，使得器件的性能难以提升。

近日，北京科技大学侯新梅教授领导的“绿色冶金”研究团队发表了题为“Tunable fabrication of single-crystalline CsPbI3 nanobelts and their application as photodetectors”的研究论文，提出了合成并使用低维全无机卤素钙钛矿构建光电探测器以提升器件性能的方法，该成果被期刊《International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials》选为当期的正封面文章。

图1 期刊正封面

该文章使用热注入法，如图2，通过调控PbI2原料量，对CsPbI3的形貌进行调控，研究结果显示当PbI2为87 mg时，所合成的CsPbI3为典型的纳米带形貌，纳米带的宽为100 nm，厚为20 nm，长为5 μm。同时通过选区电子衍射和高分辨率投射电镜分析可知，该纳米带是结晶完好的单晶纳米带。基于单根纳米带，通过光刻、蒸镀、脱胶等步骤，构筑了单根CsPbI3纳米带光电探测器。如图3，分别对该光电探测器的响应波长范围、响应时间、外量子效率、响应度、检测率等参数进行了测量。研究显示，该光电探测器的相应波长范围为250-450 nm，响应时间为0.5 s，外量子效率为2.39 × 105%，响应度为770 A/W；尤其是检测率可达3.12 × 1012 Jones，性能可与硅基光电探测器相媲美。

最后，该文章探讨了该光电探测器性能优异的原因。首先是全无机卤素钙钛矿具有优异的光电性能，如对光的吸收系数高，产生的光生载流子复合率低和寿命长。其次是CsPbI3单晶纳米带具结晶度高，缺陷少，抑制了光生载流子的复合。第三纳米带的特殊形貌可以控制载流子传输路径，提高了响应效率。

图2 CsPbI3形貌的调控：(a)和(d) 纳米棒，(b)和(e) 纳米带，(c)和(f) 纳米颗粒。

图3 CsPbI3纳米带光电探测器性能曲线：(a) 响应波长，(b) 外量子效率和检测率，(c) 光功率响应曲线，(d) 光功率与电流拟合曲线。