Nature Electronics ,VOL 3,March 2020, 156-164

将光信号的产生和接收集成到一个器件中（从而允许在两个相同的器件之间进行双向光信号传输）在开发小型化和集成化的光电器件中具有重要意义。然而，常规的可溶液处理的半导体具有固有的材料和设计限制，从而阻止它们用于制造具有高性能的这种器件。在这里，我们报告了一种高效的溶液处理钙钛矿二极管，该二极管能够在发射和检测模式下工作。该器件可以通过改变偏置方向在模式之间进行切换，并且它以超过21％的外部量子效率和亚皮瓦级的光检测极限显示出光发射。两种功能的操作速度都可以达到数十兆赫。得益于钙钛矿的小斯托克斯位移，我们的二极管在其峰值发射（〜804 nm）处具有很高的比探测率（大于2×10^12 Jones），从而允许两个相同的二极管之间进行光信号交换。为了说明双功能二极管的潜力，我们证明了它可以用于创建单片脉冲传感器和双向光通信系统。

双功能钙钛矿二极管作为发光和检测器件的示意图

用作发光时钙钛矿二极管的特性

作为光电探测器工作时钙钛矿二极管的表征

钙钛矿二极管作为光检测器对从另一个相同的，用作LED的二极管发出的光的光响应特性

双功能钙钛矿二极管在生物医学和光学通信中的应用演示

作者已经证明，光信号发射器和接收器功能可以使用金属卤化物钙钛矿集成到一个器件中。可以通过更改偏置方向来可逆地切换器件的两个功能。当用作发光或光检测装置时，该二极管显示出与最先进的单功能钙钛矿器件相当的高性能。对钙钛矿发光器件的响应速度进行了系统的研究，对于0.1mm2的器件，其响应速度约为21MHz。钙钛矿二极管对同一个二极管发出的光具有很高的灵敏度，这为简化光电器件的集成提供了独特的机会。我们通过构建基于两个相同的钙钛矿二极管的单片脉冲传感器系统和双向光通信系统来证明这一点。此外，由于器件主要受寄生电容的限制，我们希望通过减小像素的尺寸可以进一步提高器件的响应速度。这将允许发展高速的显示器到显示器的通信或数据交换。这些特性，加上在各种无机衬底上的集成简便性以及与互补金属氧化物半导体的兼容性，使得这种双功能钙钛矿二极管有望在未来的溶液处理光电集成电路中用于芯片间或芯片内数据链路。