捕捉光精灵：基于石墨烯/二硫化钼侧向异质结的高性能光电探测器

人类在认识光的道路上，从未停下脚步。没有光，我们就无法从视觉上直观的感知我们所赖以生存的家园；没有光，我们甚至很难保障基本的日常生活。而光又是无形而神秘的，因此，光电探测器便成为揭开其真面目的一种有效途径。借助着光电探测器，可以将深藏若虚的光精灵捕捉，凭借其转化的电信号就可以了解更多。如今，人类社会发展的各处都要用到光电探测器，大到军事上的轨卫星对地的实时监控、地对空的飞机导弹预警甚至是探隐的需求，小到居民日常生活中的夜间监控，生产安全监防。

因此，光电探测器的发展也一直受到人们的热切关注。以石墨烯及过渡金属族硫化物为代表的二维材料的发现带给人们新的希望，诸如石墨烯零带隙带来的宽光谱吸收能力和理论上高达200000 cm2V−1s−1的载流子迁移率以及过渡金属硫族化合物所具有的较强的光吸收能力，在近年来受到科学研究者的青睐。目前，基于石墨烯的光电探测器存在暗电流较大所导致的探测率较低的问题，并且在未来高性能光电产品应用领域所需求的大规模制备方面也不尽如人意，这就极大的限制了二维材料光电探测器应用潜能。

近期，北京工业大学材料科学与工程学院张永哲课题组设计制备了一种基于石墨烯和二硫化钼的侧向异质结光电探测器，其中通过化学气相沉积法获得的肖特基结，不仅能够有效的抑制器件的暗电流，而且所形成的的空间电荷区有助于提升光生载流子的分离能力。研究发现，作为纯电学器件时，该器件能够实现10⁶的整流比。更令人欣喜的是，当其应用于光电探测领域时，受益于光敏面拥有的较强的光吸收能力、所制备的肖特基结对光生载流子分离的增强作用以及源于石墨烯的快速输运作用，该器件能够实现高达10¹⁴  Jones的归一化探测率和超过10⁵A/W的光电响应度，让这种结构的光电探测器得以跻身于高性能二维材料光电探测器行列。值得注意的是，研究人员同时还实现了该种异质结的大面积制备以及拥有超过60个像元的异质结光电探测器线阵列的制备，这也为基于二维材料的成像技术的研究打开了新的窗口。

相信此项研究能够在新型的光电子器件领域铺下坚实的台阶，为二维材料在光电探测领域的发展应用书写崭新的一笔。相关的论文发表在Advanced Electronic Materials (DOI: 10.1002/aelm.201800069) 上，并于当期Inside Front Cover做了简要的介绍。

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