实验室在室温高性能宽谱红外光电探测研究方面取得进展

近日，我实验室纳米材料物理与器件课题组在室温高性能宽谱红外光电探测研究方面取得重要进展，相关结果以郑州大学为第一单位发表于国际知名期刊《ACS Nano》(影响因子：14.588)上，(Ultrabroadband and High-Detectivity Photodetector Based on WS2/Ge Heterojunction through Defect Engineering and Interface Passivation, ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c02007)。该项工作是我院与苏州大学、香港理工大学合作完成的。论文第一作者为实验室吴翟副教授，实验室李新建教授、苏州大学揭建胜教授和香港理工大学曾龙辉博士为共同通讯作者。

近年来，随着军事和民用领域对红外光电探测器的重大需求，因此研发室温高性能宽光谱响应的红外光电探测器显得尤为迫切。在该项研究中，研究人员创新性地通过缺陷工程成功将二维WS2薄膜的带隙降低至0.26 eV，并通过引入界面钝化构建了WS2/AlOx/Ge混合维度范德华异质器件，成功实现了室温高性能宽光谱红外光电探测，响应范围覆盖从深紫外到中红外（200 nm-4.6 μm），是目前已报道的二维WS2薄膜探测器中最宽的探测波长。此外，该探测器具有自驱动功能，工作时无需外界提供能源，在零偏压下其响应度高达634.5 mA/W，比探测率高达4.3×1011 Jones，响应速度为9.8/12.7微秒，其性能优于同类型的器件。得益于优异的红外探测性能，该器件展示了良好的中红外成像能力。这项工作为设计构建室温高性能宽光谱光电探测器提供了一种新的策略，并为其进一步应用奠定了基础。

图1. WS2/AlOx/Ge混合维度范德华异质结宽波段红外光电探测器

该工作得到了国家自然科学基金-河南联合基金、河南省自然科学基金和郑州大学青年教师基础研究培育基金等项目的支持。