研究人员使用金属卤化物钙钛矿创建指纹和文件扫描仪

金属卤化物钙钛矿是一大类晶体材料，具有许多优点，包括高光吸收系数、高电荷迁移率和强光致发光。由于其独特的性质，金属卤化物钙钛矿已被证明在制造太阳能电池方面非常有前途。

到目前为止，工程师们主要使用这些材料来制造太阳能电池或其他太阳能技术，但它们也可以替代硅或其他半导体，用于可以感应光和其他类型辐射的设备(称为光电探测器)。光电探测器是许多传感器、成像工具、光通信技术和环境监测设备的核心组件。

荷兰应用科学研究组织和荷兰埃因霍温科技大学的研究人员最近使用由金属卤化物钙钛矿制成的溶液处理光电探测器来制造薄而灵活的扫描仪。在Nature Electronics上发表的一篇论文中介绍的这种扫描仪可用于扫描指纹和纸质文档。

“制造具有低暗电流的光电探测器并将它们集成到高分辨率背板中仍然具有挑战性，”Albert JJM van Breemen 和他的同事在他们的论文中写道。“在这里，我们展示了在无定形铟镓锌氧化物晶体管背板顶部的溶液处理金属卤化物钙钛矿光电二极管可用于创建约 100 μm 厚且分辨率为每英寸 508 像素的柔性图像传感器。”

Van Breemen 和他的同事使用 Cs 0.18 FA 0.82 Pb(I 0.82 Br 0.18 ) 3溶液处理层制造了他们的光电探测器，其中包含铯 (Cs+) 和甲脒 (CH(NH 2 ) 2 +, FA) 阳离子。最初，该设备旨在集成到太阳能电池中，但随后他们决定在扫描仪中测试其潜力。

光电探测器采用所谓的倒置堆栈设计，以钼铬合金 (MoCr) 作为底部电极，并涂有一层薄薄的 PTAA HTL 层。[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)-SnOx层放置在钙钛矿活性薄膜的顶部，作为电子传输层(ETL)。

此外，该团队在 MoCr 底部电极和 PTAA 之间引入了 50 nm 厚的氮化硅 (SiN) 边缘覆盖层 (ECL)，这减少了电极电流泄漏，从而降低了暗电流密度。最后，他们在堆栈顶部放置了一个 100 纳米厚的透明氧化铟锡 (ITO) 电极和一个透明的薄膜封装屏障。

通过将他们的光电探测器与薄膜晶体管阵列集成，van Breemen 和他的同事们创造了一个“一体式扫描仪”。该扫描仪可用于采集指纹和文档的高质量图像，分辨率为 508PPI。

像这组研究人员创造的那样的高度敏感的扫描仪可能有许多有价值的应用。最值得注意的是，它们可以帮助防止对生物识别传感器的欺骗攻击。在欺骗攻击期间，攻击者可以访问其个人设备上的敏感用户信息，并使用其生物识别数据的合成副本来冒充他们。

通过捕获指纹和其他重要文件的高分辨率图像，van Breemen 和他的同事创造的扫描仪可用于更准确和精确地识别假文件或合成指纹。此外，最近的这项研究可以为将钙钛矿图像传感器或光电探测器集成到智能手机或其他常用设备铺平道路，以提高生物识别工具的效率。

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