傳統鐵電材料遇見新型二維材料：光電探測的新思路

近幾年，面內以共價鍵成鍵、層間以弱范德瓦爾斯力結合的二維材料得到了廣泛關注。這類二維材料中最引人注目的是石墨烯、黑磷（BP）及以二硫化鉬（MoS₂）為代表的過渡金屬硫化物（TMDs)等。相對于石墨烯的零帶隙，MoS₂禁帶寬度在1.2~1.8電子伏特之間，MoS₂場效應管結構光電探測器對可見光有很強的光響應，在光電探測領域有很好的應用前景。然而，這種光導型二維材料光電探測器受限于二維材料背景載流子濃度，暗電流偏大，且帶隙決定了其無法實現紅外探測，限制了其在紅外光電探測領域的應用。

最近，中國科學院上海技術物理研究所王建祿副研究員、胡偉達研究員將P(VDF-TrFE)鐵電聚合物材料沉積在二維材料MoS₂表面，利用鐵電聚合物材料極強的鐵電極化場，實現了對少層MoS₂的完全耗盡。在光電特性表征中，他們發現這種超強局域場可使得MoS₂原子晶格重新排布，禁帶寬度變小。基于該結構，他們報道了MoS₂材料在短波紅外光電響應，研制出了高性能的可見-紅外光電探測器件。研究發現該結構MoS₂光電探測器具有高響應率（達到2570A/W），高探測率（2.2×10¹²Jones），低功耗（0柵壓），寬波段探測（可見-1550nm），快速響應等特點，相關成果近期發表于《Advanced Materials》上。據巨納集團低維材料在線91cailiao.cn的技術工程師Ronnie介紹，這種利用鐵電極化局域場操控二維材料光電特性新方法，為推進二維材料在光電子器件及電子器件等領域的應用提供了新思路。