上海技物所探索新型硒化鈀室溫長波紅外探測器

二維材料具有諸多新奇的物理性質(zhì)，如光電各向異性、極性可調(diào)控、能谷旋光探測、層數(shù)依賴的禁帶寬度、彈道雪崩等，在光電探測器方向具有良好的應(yīng)用前景。繼石墨烯發(fā)現(xiàn)后，二維材料的研究經(jīng)過近十多年的發(fā)展，新型二維材料的探索及其光電器件的研究取得了一系列引人注目的成果。

到目前為止，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)數(shù)千種二維材料。這些二維材料的帶隙范圍包括寬禁帶氮化硼、過渡金屬硫族化合物、窄帶隙黑磷、以及零帶隙半金屬（石墨烯、砷化鉻等）。因此，基于二維材料的光探測器能夠?qū)崿F(xiàn)跨越從深紫外、可見光、紅外、甚至太赫茲波段的探測。隨著新材料合成技術(shù)、層狀材料組裝技術(shù)及微納米尺度器件加工技術(shù)的發(fā)展，具有優(yōu)異探測性能的新型二維材料及其異質(zhì)器件結(jié)構(gòu)不斷被人們設(shè)計研制出來，快速推動了新型二維材料光電探測器的發(fā)展。更重要的是一系列新型窄帶隙二維材料相繼被發(fā)現(xiàn)，為實現(xiàn)超寬譜高靈敏室溫光電探測器提供了條件。此外，新型二維窄帶隙材料的大面陣制備及紅外焦平面器件也被成功研制。目前基于石墨烯的紅外探測器陣列規(guī)模高達388×288，正在逐步向?qū)嵱没较虬l(fā)展。

近期來自中科院上海技術(shù)物理研究所的胡偉達、陳效雙、陸衛(wèi)研究員與華東師范大學(xué)吳幸研究員等合作發(fā)表文章，報道了新型窄帶隙二維材料硒化鈀（PdSe2）室溫長波紅外探測器。通過改變材料的合成條件及元素配比，獲得了高質(zhì)量PdSe2單晶材料，其電子遷移率可達138.9 cm2V-1s-1。實現(xiàn)了室溫下PdSe2長波紅外探測（R~42.1 A/W, D*~8.21×109Jones）；設(shè)計并研制了PdSe2-MoS2異質(zhì)結(jié)器件，抑制了紅外探測器噪聲及暗電流，將探測器的靈敏度（比探測率）提高了一個量級。該器件在空氣中具有很好的穩(wěn)定性，器件暴露在空氣中近一年時間，紅外探測器的性能未見明顯衰退。另外，該工作報道了通過硒化金屬鈀的方法獲得PdSe2的新型制備方法，為大規(guī)模制備PdSe2器件陣列提供了新的思路，為未來制備PdSe2大面陣焦平面器件提供材料基礎(chǔ)。