新型二维材料硒化钯室温长波红外探测器

二维材料具有诸多新奇的物理性质，如光电各向异性、极性可调控、能谷旋光探测、层数依赖的禁带宽度、弹道雪崩等，在光电探测器方向具有良好的应用前景。继石墨烯发现后，二维材料的研究经过近十多年的发展，新型二维材料的探索及其光电器件的研究取得了一系列引人注目的成果。到目前为止，人们已经发现数千种二维材料。这些二维材料的带隙范围包括宽禁带氮化硼、过渡金属硫族化合物、窄带隙黑磷、以及零带隙半金属（石墨烯、砷化铬等）。因此，基于二维材料的光探测器能够实现跨越从深紫外、可见光、红外、甚至太赫兹波段的探测。随着新材料合成技术、层状材料组装技术及微纳米尺度器件加工技术的发展，具有优异探测性能的新型二维材料及其异质器件结构不断被人们设计研制出来，快速推动了新型二维材料光电探测器的发展。更重要的是一系列新型窄带隙二维材料相继被发现，为实现超宽谱高灵敏室温光电探测器提供了条件。此外，新型二维窄带隙材料的大面阵制备及红外焦平面器件也被成功研制。目前基于石墨烯的红外探测器阵列规模高达388×288，正在逐步向实用化方向发展。

近期来自中科院上海技术物理研究所的胡伟达、陈效双、陆卫研究员与华东师范大学吴幸研究员等合作发表文章，报道了新型窄带隙二维材料硒化钯（PdSe₂）室温长波红外探测器。通过改变材料的合成条件及元素配比，获得了高质量PdSe₂单晶材料，其电子迁移率可达138.9 cm² V^-1 s^-1。实现了室温下PdSe₂长波红外探测（R~42.1 A/W, D*~8.21×10⁹Jones）；设计并研制了PdSe₂-MoS₂异质结器件，抑制了红外探测器噪声及暗电流，将探测器的灵敏度（比探测率）提高了一个量级。该器件在空气中具有很好的稳定性，器件暴露在空气中近一年时间，红外探测器的性能未见明显衰退。另外，该工作报道了通过硒化金属钯的方法获得PdSe₂的新型制备方法，为大规模制备PdSe₂器件阵列提供了新的思路，为未来制备PdSe₂大面阵焦平面器件提供材料基础。该工作发表在ACS Nano 上。

该论文作者为：Mingsheng Long, Yang Wang, Peng Wang, Xiaohao Zhou, Hui Xia, Chen Luo, Shenyang Huang, Guowei Zhang, Hugen Yan, Zhiyong Fan, Xing Wu, Xiaoshuang Chen, Wei Lu, Weida Hu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Palladium Diselenide Long-Wavelength Infrared Photodetector with High Sensitivity and Stability

ACS Nano, 2019, 13, 2511–2519, DOI: 10.1021/acsnano.8b09476

导师介绍

胡伟达

https://www.x-mol.com/university/faculty/50229

陈效双

https://www.x-mol.com/university/faculty/21428

陆卫

https://www.x-mol.com/university/faculty/21471