室温15％効率的な中赤外HGTEコロイド量子ドットフォトダイオード

中赤外線HGTEコロイド量子量子ドット太陽光発電デバイスは、以前に極低温でバックグラウンド制限された赤外線光検出を達成しましたが、150から300 Kに20から1％の効率にも低下しました。室温での〜400 nmのデバイスの厚さ。ここでは、キャリアの拡散長が測定され、200 kで215 nmでピークに達し、295 Kで180 nmに減少することがわかります。したがって、それははるかに大きく減少した量子効率の原因ではありません。代わりに、シリーズの抵抗により効率が低下することが示されています。デバイスのサイズが50 x50μmに減少すると、2400 cm-1（4.2μm）および2675 cm-1（3.7μm）のカットオフを持つHGTEコロイド量子ドットデバイスの室温量子効率は、それぞれ10および15％に達します。これらの小型エリアデバイスは、150 Kでバックグラウンド制限された光検出を実現し、室温で109ジョーンを超える検出率を実現し、2675 cm-1（3.7μm）でカットオフします。

Mid-infrared HgTe colloidal quantum dot photovoltaic devices previously achieved background-limited infrared photodetection at cryogenic temperatures but also decreased from 20 to 1% efficiency from 150 to 300 K. The reduced quantum efficiency was tentatively attributed to the carrier diffusion length being much shorter than the device thickness of ∼400 nm at room temperature. Here, the carrier diffusion length is measured and is found to peak at 215 nm at 200 K and decrease only to 180 nm at 295 K. It is therefore not the cause of the much larger reduced quantum efficiency. Instead, it is shown that the efficiency drops due to the series resistance. With the device size reduced to 50 by 50 μm, the room-temperature quantum efficiency reaches 10 and 15% for HgTe colloidal quantum dot devices with 2400 cm-1 (4.2 μm) and 2675 cm-1 (3.7 μm) cutoff, respectively. These small-area devices achieve background-limited photodetection at 150 K and a detectivity above 109 Jones at room temperature with a cutoff at 2675 cm-1 (3.7 μm).