我院在偏振敏感的柔性紫外光电探测器方面取得进展

发布时间:2020年04月09日浏览次数:

近日,我院材料物理研究所在偏振敏感的柔性紫外光电探测器方面取得重要进展,相关成果以郑州大学为第一单位发表于国际权威期刊《Materials Horizons》(影响因子:14.356)上(Solution-Processed One-Dimensional CsCu2I3Nanowires for Polarization-Sensitive and Flexible Ultraviolet Photodetectors,Materials Horizons, 2020, DOI: 10.1039/D0MH00250J)。该论文第一作者为我院2017级博士研究生李营,通讯作者为我院史志锋副教授、李新建教授以及复旦大学方晓生教授。

高性能的光电探测器是光电领域中应用技术的关键,也是光通讯技术的核心部件之一。作为一种特殊的光电器件,偏振光探测器的制备对工作介质有很高的要求,除了优良的光吸收能力外,还包括材料本身的形态和不对称的晶体结构等,上述特性使得材料能够展现出各向异性的光响应能力。目前,已报道的偏振光探测器大多是基于低维半导体材料制备的,其在结构上的明显各向异性非常适合用于偏振光探测器的工作介质。其中,二维材料又是一类很具代表性的低维半导体,如黑磷、锗烯、锑烯、GaTe,PdSe2和GeAs等,并在超薄器件、柔性和可穿戴设备等领域展现出优势。然而,上述材料的空气稳定性较差、合成工艺复杂,且器件制备时通常需要湿法转移技术进行辅助。此外,目前已报道的偏振光探测器更多工作在可见光和近红外光波段,而针对紫外光区域的偏振敏感型光电探测器报道相对较少。

研究团队近期报道了一种基于CsCu2I3薄膜的黄光LED(ACSNano,2020, DOI: 10.1021/acsnano.9b10148),该材料为直接带隙半导体,其禁带宽度高达3.73eV,是制备紫外光电探测器的理想候选材料。在上述工作的基础上,通过对合成技术(反溶剂结晶)进行改良,该团队成功制备出高质量、尺寸可调的一维CsCu2I3纳米线。利用其各向异性晶体结构和外部一维形态特征实现了具有高线性偏振灵敏度的紫外光电探测,所获得的偏振响应灵敏度为~3.16。此外,该器件展现出高达32.3 A/W的光响应度,比探测率为1.89×1012Jones以及6.94/214 μs的快速光响应。进一步,通过将器件移植到柔性基板上,在重复弯曲1000次之后,该器件几乎没有光电流衰减,这表明了其良好的弯曲耐久性和工作稳定性。上述研究成果进一步证实了铜基卤化物CsCu2I3材料优良的光电特性,为设计和制备高效稳定的偏振敏感型紫外光电探测器提供了新的方案。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省高层次人才特殊支持计划——中原青年拔尖人才、河南省高校科技创新人才支持计划以及郑州大学物理学科推进计划等项目的支持。

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/mh/d0mh00250j#!divAbstract

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