近期，安徽大學(xué)信息材料與智能感知安徽省實(shí)驗(yàn)室龍明生教授、單磊教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了金屬電極反射鏡增強(qiáng)型新二維材料異質(zhì)結(jié)，構(gòu)建二維垂直結(jié)構(gòu)n-p-n異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)寬波譜、高靈敏室溫工作具有黑體響應(yīng)的中波紅外探測器，相關(guān)研究工作以“Fully depleted self-aligned heterosandwiched van der Waals photodetectors”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域著名期刊《Advanced Materials》，龍明生教授、單磊教授和上海技術(shù)物理研究所胡偉達(dá)研究員為共同通訊作者，安徽大學(xué)信息材料與智能感知安徽省實(shí)驗(yàn)室、物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院為第一單位。

       非制冷中波紅外（2.5-5μm）探測器在精確制導(dǎo)、導(dǎo)彈攔截等國家戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。與主動(dòng)探測需要照明光源不同，紅外黑體響應(yīng)具有隱蔽性好、抗干擾強(qiáng)、目標(biāo)特性鮮明等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前第三代紅外測器主要有材料生長條件苛刻、成本高、需要制冷降低暗電流噪聲、光譜響應(yīng)范圍窄等問題，不能滿足新一代紅外探測技術(shù)小型化可集成的發(fā)展需求，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室龍明生教授、單磊教授聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所胡偉達(dá)研究員開發(fā)基于金屬電極反射鏡增強(qiáng)型MoS₂/BP/MoS₂異質(zhì)結(jié)器件實(shí)現(xiàn)寬譜響應(yīng)（0.4-4.0 mm）光電探測器。黑磷BP是一種典型的p型二維半導(dǎo)體，直接帶隙0.3 eV，截止波長位于中波紅外4.1 mm。將一層黑磷作為中紅外吸收層包裹在兩層n-型MoS₂制作全耗盡n-p-n異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)高效率光生載流子分離和收集。本研究工作設(shè)計(jì)金屬電極增強(qiáng)MoS₂/BP/MoS₂異質(zhì)結(jié)探測器，在1073 K黑體輻射源下實(shí)現(xiàn)峰值響應(yīng)率高達(dá)0.77 A W^-1，極低室溫噪聲等效功率~2.0×10^-14 W Hz^-1/2和8.61×10¹⁰ cm Hz^1/2 W^-1的高比探測率，器件的響應(yīng)速度3.1 ms，是當(dāng)前報(bào)道的二維紅外探測器響應(yīng)的最快速度。值得注意的是，該器件有效探測光譜范圍高達(dá)75%，比其他同類探測器高一倍以上。此項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)高性能中波紅外光電探測器和寬光譜光響應(yīng)應(yīng)用開辟了一條新途徑。

圖. 金屬電極反射鏡增強(qiáng)型MoS₂/BP/MoS₂異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)及性能

       該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目61975224，62004207, 12074002，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2017YFA0302904, 2018YFA0305602，安徽省高校協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目GXXT-2020-050，安徽省自然科學(xué)基金2008085MF206，安徽省2020年領(lǐng)軍人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，上海揚(yáng)帆計(jì)劃項(xiàng)目20YF1455900，山東省基金重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目ZR2021ZD01等項(xiàng)目支持。

新聞鏈接：https://www.ahu.edu.cn/2022/0829/c15059a291675/page.htm

延伸閱讀：安徽大學(xué)龍明生教授、單磊教授在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表新成果

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