Improved performance of UV-blue dual-band Bi2O3/TiO2 photodetectors and application of visible light communication with UV light encryption

文献情報

出版日 2023-10-24
DOI 10.1039/D3CP04100J
インパクトファクター 3.676
著者

Qin Zheng, Jianping Xu, Shaobo Shi, Jing Chen, Jianghua Xu, Lina Kong, Xiaosong Zhang, Lan Li


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要旨

In this paper, self-powered photodetectors (PDs) with a dual-band photoresponse and excellent photodetection capabilities in complex environments can meet the needs of diverse detection targets, complex environments and diverse tasks. Herein, Bi2O3 nanosheets were deposited on the surface of TiO2 nanorod arrays (NRs) by chemical bath deposition (CBD) to construct self-powered heterojunction PDs with a UV-blue dual-band photoresponse. The nucleation and growth of Bi2O3 nanosheets on TiO2 NRs substrates were controlled by varying the concentration of the complexing agent triethanolamine (TEA) in the precursor solution, which regulated the morphology, crystalline quality and energy band structure as well as the photoelectronic properties of Bi2O3 films. The devices fabricated at a TEA concentration of 0.3 M exhibited excellent self-powered UV-blue dual-band photoresponse characteristics, achieving a photocurrent (Iph) of 144 nA, a responsivity of 1.79 mA W−1 and a detectivity of 5.94 × 1010 Jones under 405 nm illumination at 0 V, which can be attributed to the large built-in electric field (Eb) of Bi2O3/TiO2 heterojunctions, the low interfacial transfer resistance and suitable carrier transport path. In addition, Bi2O3/TiO2 heterojunction PDs with the UV-blue dual-band photoresponse characteristics can be applied in UV-encrypted visible light communication (VLC) with a light-controlled logic gate to improve the security of information transmission.

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Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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