據麥姆斯咨詢報道，近日，閩南師范大學柯少穎教授團隊提出了一種協同厚度調控與界面優化策略，實現了高性能PtSe?/PdSe?范德華異質結光電探測器的可控構筑。通過反應離子刻蝕技術將PtSe?層厚度精確控制在30 nm與40 nm的目標值，誘導材料從雙極性行為向強n型特性轉變，有效縮短載流子傳輸路徑。結合激光直寫光刻與原位熱輔助轉化制備PdSe?層，形成原子級匹配的異質界面，顯著降低界面缺陷密度。該器件在532 nm至2200 nm波段展現出寬帶光譜響應，在1850 nm和2200 nm波長下保持穩定的光電流響應，峰值響應率達1.376 A/W（532 nm, -2 V），比探測率高達9.82 × 10? Jones（1310 nm）。器件具備16.6 kHz的3 dB截止頻率，快速上升/下降時間為6.13/32.88 μs，并實現了偏振分辨紅外成像。此外，研究構建了偏振調制光通信系統，驗證了器件在實際應用中的潛力。這項研究為高速偏振分辨光電探測器提供了可擴展的制備平臺，通過厚度-界面協同工程為二維異質結在先進紅外成像與智能傳感領域建立了新范式。這項研究以“In Situ Selenization-Engineered PtSe2/PdSe2 Heterostructures for Short-Wave Infrared Polarization-Sensitive Photodetection and Information Transmission”為題發表在Advanced Optical Materials期刊上。
圖1 PtSe?/PdSe?異質結結構表征及PdSe?生長機理示意圖
隨后，研究人員系統分析了PtSe?/PdSe?異質結構光電探測器在532 nm和1310 nm照射下的光電特性，相關結果如圖2所示。結果表明，通過RIE刻蝕稀釋PtSe?層顯著增強了光響應，同時有效抑制暗電流。
圖2 PtSe?/PdSe?器件在不同波長下的響應度和比探測率
接著，研究人員詳細研究了PtSe?與PdSe?之間的能帶對比，并利用開爾文探針力顯微鏡（KPFM）測量了其費米能級差，相關測量結果如圖3所示。這項研究創新性利用KPFM解析界面能帶彎曲機制，揭示厚度減薄對增強內建電場的關鍵作用。
圖3 PtSe?/PdSe?器件的KPFM測試結果及不同偏壓下的能帶圖
響應速度是光電探測器的關鍵性能參數，定義為上升時間（輸出信號從峰值值的10%增加到90%所需的時間）與下降時間（從峰值值的90%衰減到10%所需的時間）之和；3 dB截止頻率是表征光電探測器頻率響應的關鍵參數，相關測試結果如圖4所示。
圖4 PtSe?/PdSe?器件等效電路圖、響應速度、3 dB截至頻率以及關鍵性能優勢
最后，研究團隊基于其他二維材料中觀察到的各向異性電學和光學特性，評估了PtSe?/PdSe?異質光電探測器的偏振響應特性，并進行了紅外偏振成像及偏振調制光通信系統測試，已驗證其在實際應用中的潛力，相關結果如圖5所示。
圖5 PtSe?/PdSe?器件的成像能力以及基于PtSe?/PdSe?器件的偏振探測系統的編碼通訊能力
https://doi.org/10.1002/adom.202502967
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