近日，我院先进光电材料与器件物理课题组在超灵敏紫外成像和火焰探测方面取得重要进展，相关成果以题为“Vertical Integrated PtSe₂/4H-SiC vdW Heterojunction for Ultra-Sensitive UV Imaging and Flame detection”为题目发表于国际知名物理类期刊《Optics Letters》上。我院硕士研究生吴万清为第一作者，吴翟教授和林沛副教授为共同通讯作者，郑州大学物理学院为第一单位。

紫外光电探测器凭借其独特优势，在环境监测、医疗应用、火焰检测、安全防伪等多个关键领域发挥着重要作用。当前高性能紫外光电探测器的研究热点主要依赖于宽禁带半导体材料，但是在这些材料的高质量异质结构制备工艺复杂且昂贵，限制了其高灵敏度与快响应速度的同时实现。4H-SiC禁带宽度为3.24 eV，作为制备紫外光电探测器的材料，凭借其极端环境适应性和卓越的物理特性，在高温、高辐照等严苛场景中展现出不可替代的优势。同时，二维PtSe₂半金属薄膜的表面无悬挂键的特性使其可以摆脱晶格失配的限制与4H-SiC通过范德华力构筑高质量异质结器件，有望实现高灵敏的紫外光电探测。

图1. PtSe₂/4H-SiC范德华异质结紫外光电探测器及其火焰探测应用

该项工作通过原位金属转换法制备出了大面积的二维PtSe₂薄膜，并利用原子层沉积技术在4H-SiC上制备了AlO_x钝化层，从而制备出具有高界面质量的PtSe₂/4H-SiC范德华异质结光电探测器。该探测器具有高灵敏紫外光探测能力以及强的抗干扰能力，并且具有优异的自驱动能力，在零偏压下，其响应度和比探测率高达178.4 mA/W和1.24×10¹³Jones，同时具有超快的响应速度，解决了传统器件响应慢、灵敏度低的痛点。该研究成功展示了紫外光电探测器在火灾预警与高精度成像中的应用，突出了其在生物医学诊断、空间通信和环境监测等下一代紫外光电器件和系统中的潜力。

该项工作得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金和河南省本科高校青年骨干教师发展计划等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.568387