近日，我校電子信息學院先進電子材料與器件團隊張陽教授和吳章婷副教授在光電探測領域取得重要進展，成功制備了高靈敏、低功耗和寬帶響應的二維異質結光電探測器，相關成果以“MoS2/WSe2 vdW Heterostructures Decorated with PbS Quantum Dots for the Development of High-Performance Photovoltaic and Broadband Photodiodes”為題發表在國際頂級學術期刊《ACS Nano》上（影響因子：15.881）。我校電子信息學院研究生曾培宇和東南大學王文輝博士為共同第一作者，吳章婷副教授、張陽教授和東南大學倪振華教授為共同通訊作者，杭州電子科技大學為第一單位。南京郵電大學于志浩教授、我校電子信息學院鄭鵬副教授、鄭輝副教授和鄭梁副教授、理學院蘇偉濤教授、材料與環境工程學院霍德璇教授等參與了此項工作。
圖1異質結能帶結構和電流傳輸示意圖
作為光電信號轉換的重要元件，光電探測器被廣泛應用光通信、光測量與探測、攝影等方面，對軍事和國民經濟的各領域有著顯著的貢獻。到目前為止，研究人員已開發出多種用于光電探測的二維異質結。然而，獲得同時具有高性能和低功耗的二維材料異質結光電探測器仍然存在巨大的挑戰。本研究創新性的將量子點與二維半導體異質結相結合，設計了一個能實現自供電光探測的PbS QDs/MoS2/WSe2 范德瓦爾斯異質結。研究發現，量子點的引入有效地增加異質結的電子電流，表現出從405到1064 nm的寬帶光伏響應，最大響應率為0.76 A/W，比探測率為5.15×1011 Jones。尤為重要的是，器件的響應速度不受量子點/二維材料異質界面中多電子陷阱的限制，實現了43/48 μs的快速上升/衰減和超過10 kHz的-3dB截止頻率。本項工作為高性能光電二極管的設計提供了一種嶄新的思路。
圖2 異質結的結構示意圖、光學圖片、光電流成像、光響應率和頻率響應
電子信息學院先進電子材料與器件團隊組建于2016年，負責人為張陽教授，2020年被認定為校學科交叉創新團隊。本團隊瞄準本領域前沿發展方向和國家戰略需求，開展基礎性、前瞻性和變革性的學術研究和技術發展，科研方向包括納米真空電子器件、超級導體、量子納米結構/二維半導體、傳感陣列集成器件等。團隊近年來承擔了國家級科技項目、國家自然科學基金、省自然科學基金等重要課題多項，在《ACS Nano》《Nano Research》等國際有影響力的學術期刊發表SCI論文70多篇。本論文工作是團隊在二維半導體器件方面的階段性工作的重要體現。
