无铅CsSnI₃钙钛矿材料在光电器件中受到了人们的广泛关注。然而，CsSnI₃的深层缺陷，如锡空位的高密度、SnI⁶⁻八面体的结构变形和Sn2⁺态的氧化，是实现具有良好稳定性的高效CsSnI₃光电器件的主要障碍。在此，通过离子液体钝化CsSnI₃的缺陷，降低器件暗电流，极大改善器件的光电性能。此外，PMMA的进一步钝化与填充全无机纳米线，不仅再次降低了器件的暗电流，并且也隔绝水氧对钙钛矿纳米线的侵蚀，提升了高性能器件的稳定性。

1. 通过材料分析和理论计算，1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓的加入有效地钝化了CsSnI₃纳米线的缺陷。

2. 实现了高性能的CsSnI₃纳米线光电探测器，其响应速度高达0.237A·W⁻1，探测度高达1.18×1012 Jones和180 dB的线性动态范围。这些数值与已报道的高性能铅基钙钛矿器件相当，并高于无铅钙钛矿器件的数值。

3. 无封装器件表现出超高的稳定性，在空气中(25℃，50%的湿度)储存60天后没有退化。

图1a显示通过两步溶液法制备CsSnI₃ NWs的示意图。将PbI₂/BMIMCl旋涂，得到了PbI₂/BMIMCl薄膜。再通过离子交换，退火得到了CsSnI₃ NWs。图1b扫描电子显微镜(SEM)，图1d X射线衍射(XRD)和图1e紫外-可见光光谱都显示出通过两步溶液法很好的控制了CsSnI₃ NWs的生长。再通过图1c高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察到，BMIMCl分子层均匀地覆盖在样品上，保护CsSnI₃在接触环境空气时不会降解。图1f稳态光致发光(PL)光谱显示出加入BMIMCl钝化了CsSnI₃ NW薄膜的缺陷，缺陷密度减少。

图1. (a) CsSnI₃ NWs的制备流程图；(b) CsSnI₃ NWs与BMIMCl的表面SEM和HRTEM(c)；(d) CsSnI₃ NWs与8 mg·mL⁻1 BMIMCl的XRD、(e)光吸收和(f)稳态PL曲线。

II 基于CsSnI₃纳米线制备的光电探测器的电流统计

图2a为制备的光电探测器的结构。暗电流对探测器的线性动态范围，信噪比和探测度都有至关重要的影响。统计了不同浓度对于器件光/暗电流的影响，如图2b所示。随着加入BMIMCl浓度增加，暗电流逐渐减小，在8 mg/ml达到最小。随着浓度的进一步增大，暗电流开始逐渐增大。而光电流无太大变化。这主要因为BMIMCl钝化了钙钛矿的缺陷，有效抑制了暗电流。

图2. (a) 基于CsSnI₃和BMIMCl的探测器的结构示意图；(b) 在添加不同水平的BMIMCl的情况下，器件的光/暗电流统计数据。

III BMIMCl钝化过氧化物的分析和验证

为了研究BMIMCl对Sn相关缺陷的钝化相互作用，首先通过傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 测量，说明了BMIMCl中的C=N和CsSnI₃之间存在强相互作用。然后通过 X射线光电子能谱(XPS)测量，发现BMIMCl的加入明显抑制了Sn2⁺被氧化成Sn⁴⁺，Sn⁴⁺的比例大大减少。一般来说，CsSnI₃的缺陷密度与Sn⁴⁺的密度密切相关。这些结果表明。使用BMIMCl钝化的CsSnI₃制造的探测器的缺陷密度较低，将表现出有前途的器件性能。最后密度函数理论(DFT)计算证明了BMIMCl钝化了CsSnI₃的缺陷，减少了BMIMCl钝化的CsSnI₃的电荷载流子重组和促进电子在钙钛矿的传输。

图3. (a) BMIMCl和CsSnI₃与BMIMCl在1500-1650 cm⁻1的波段的FTIR光谱；(b)不含和含BMIMCl的CsSnI₃的Sn 3d的XPS光谱；(c) CsSnI₃上的BMIMCl的差分电荷密度；(d)过氧化物和BMIMCl钝化的过氧化物的总状态密度。

IV 基于CsSnI₃纳米线制备的光电探测器的性能分析

对CsSnI₃纳米线光电探测器的性能进行了研究。利用不同光强对基于BMIMCl钝化的CsSnI₃制造的光电探测器进行了研究(图4a-d)，测试结果展示出基于BMIMCl钝化的CsSnI₃制造的探测器的优良光电性能。得到2×10⁻11 A的超低暗电流,高达0.13 A/W的响应度，6.5×1011 Jones的高探测度，173 dB的线性动态范围。此外在高频光照射得到器件的f-3 dB带宽高达1196 Hz(图4e),器件也显示出超快反应速度，上升/下降时间为0.23/0.19 ms (图4f)。

图4. 双层钝化探测器的器件性能：(a)不同光强下的电流时间曲线；(b) LDR；(c)噪声电流曲线；(d)响应性和可检测性与光强度的关系曲线；(e)f-3 dB带宽；(f)响应/恢复时间。所有的曲线都在0V下测量。

V 基于CsSnI₃纳米线制备的光电探测器的稳定性分析