苏州大学李孝峰教授团队AOM：二维MXenes热载流子光电探测研究
摘要：苏州大学光电科学与工程学院李孝峰教授团队采用第一性原理和蒙特卡罗模拟方法研究了MXenes在热载流子光电探测领域的应用，为基于新型二维材料的热载流子光电探测器件研究提供了理论支撑。
关键词：Advanced Optical Materials, 苏州大学, MXenes, 热载流子,光电探测
等离激元金属材料在热载流子光电器件相关领域（光电转换、光电探测、光热治疗）有着广泛的应用价值。寻找高性能热载流子材料一直是热载流子光电领域的一个重要课题。近年来，二维材料，如石墨烯、石墨烯衍生物和二维层状结构过度金属碳化物、氮化物(MXenes)等元素含量丰富，且具有大比表面积和高稳定性等优点。特别是，MXenes展示了优异的光学性质、出色的电学性能以及可调节的功函数，引起了研究者极大的关注。
然而，迄今为止，MXenes在热载流子光电探测领域的研究还比较缺乏。该团队首先采用第一性原理计算研究了MXenes (Mo2C和Ti3C2) 的电子结构、光学性质和热载流子动力学性能。接着引入双轴应变（拉伸和压缩）调控MXenes电子结构，提升MXenes热载流子动力学特性。在此基础上，设计了Mo2C/MoGeSiN4热载流子光电探测器，并采用蒙特卡罗方法评估了器件的注入效率和响应度。结果表明，在–4%压缩应变下，可有效调节Mo2C电子结构，提高热载流子动力学特性。特别是，压缩应变降低了电子-电子和电子-声子散射，从而获得更高的热载流子平均自由程。据预测，在–4%应变作用下，Mo2C/MoGeSiN4热载流子光电探测器的光电响应度在1550 nm光通信波长可达176 mA/W，相比无应变情形提升大约2倍。
研究者相信，此项研究将会为新型、高性能热载流子器件的研发引入新思路，并为二维材料在热载流子器件中的应用提供理论指导。期望将来有更多新的二维材料在热载流子光电领域谱写新的篇章。相关论文在线发表在Advanced Optical Materials。
WILEY
论文信息：
2D MXenes for Hot-Carrier Photodetection
Tingting Liu, Cheng Zhang*, Xiaofeng Li*
Advanced Optical Materials
DOI:10.1002/adom.202201153
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Advanced
Optical
Materials
期刊简介
Advanced Optical Materials创刊于2013年，是一本报道材料科学领域与光-物质相互作用相关的突破性研究的跨学科国际期刊。其收录论文的研究领域包括光子学、等离激元光子学、超材料等。2021年影响因子为10.05。
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