近期，实验室先进光电材料与器件物理团队在二维范德华异质结红外探测领域取得积极进展，相关研究成果以题为“Van der Waals integration inch-scale 2D MoSe₂ layers on Si for highly-sensitive broadband photodetection and imaging”的论文发表在ESI物理类TOP期刊《Nano Research》上。郑州大学为第一单位，硕士生伍玉漂为论文的第一作者，吴翟教授、加州大学曾龙辉研究员和苏州纳米所余学超研究员为共同通讯作者。

     在过去的几十年里，各种光电探测器已经在特定的波长范围内被探索和使用。为了进一步扩大光电子系统的完整性，需要一种能够在宽波段光源下进行多频段探测的光电探测器。与在单一波段工作的探测器相比，宽波段探测器可以获得更多的光谱信息，并具有较强的抗干扰能力。然而，目前大多数宽波段光电探测器需要复杂的制造技术，这导致了光电系统的复杂性和器件的庞大尺寸。最近，蓬勃发展的二维过渡金属硫属化合物（TMDs）因其独特的结构和优异的光电特性在光电子学领域引起了极大的关注。二维TMDs具有厚度相关的可调带隙，这使它们成为宽波段光电探测的理想材料，同时其自然钝化的表面不存在悬挂键，可以很容易地与其它半导体材料构建可设计的范德华异质结。其中，二维MoSe₂由于其优异的特性，如宽可调带隙，高载流子迁移率和优异的空气稳定性，在光电探测器中具有巨大的潜力。但低产量、小横向尺寸以及原子厚度的二维薄膜的弱光吸收阻碍了其在集成光电器件和系统中的进一步应用。

   为了解决上述问题，研究人员采用原位金属转化法成功制备出3.5英寸的二维MoSe₂薄膜，并通过在图案化的p-Si衬底上直接生长具有垂直站立结构的二维n-MoSe₂薄膜，原位制备出高质量的n-MoSe₂/p-Si范德华（vdW）异质结器件，该器件显示了从紫外线到中波红外的自驱动宽波段探测范围，在零偏压下的响应度、比探测率分别高达720.5 mA/W和1013 Jones。同时，该器件及对纳秒级短脉冲光信号具有快速响应能力。此外，进一步实现了4×4的异质结阵列器件，阵列器件表现出良好的均匀性和优异的成像能力。大面积的二维MoSe₂薄膜及其异质结阵列器件在高性能光电探测和成像应用中具有很大的前景。