综述：MXene基光电探测器：材料调控、器件性能增强与最新进展

这篇综述系统阐释了MXene材料在光电探测器中的关键作用，重点分析了其作为透明电极（TE）、肖特基接触电极（Schottky contact）和载流子传输层（CTL）的独特优势，揭示了MXene基器件在高灵敏度（high sensitivity）、快速响应（rapid response）和自供电（self-powered）特性方面的突破性进展，为透明电子学（transparent electronics）和柔性视觉传感（flexible visual sensing）提供了创新解决方案。

　　

Abstract

MXene作为新兴二维材料在光电探测领域展现出革命性潜力。通过调控其表面官能团（-O、-F等）和层间间距，MXene可同时实现80%以上的可见光透过率（transmittance）和低于100 Ω/sq的方块电阻（sheet resistance），完美适配透明电极需求。在肖特基结器件中，Ti₃C₂T_x MXene与半导体形成的理想势垒高度（0.7-1.2 eV）使暗电流降低至pA量级，响应度（responsivity）突破10³ A/W。

材料调控策略

氧等离子体处理可将MXene功函数（work function）从4.1 eV调控至5.3 eV，匹配不同半导体能级。分子插层技术使载流子迁移率（carrier mobility）提升3个数量级，达到450 cm²/(V·s)。这些特性使MXene在近红外（NIR）探测器中的比探测率（specific detectivity）达10¹³ Jones。

器件架构创新

三明治结构的MXene/钙钛矿/MXene器件实现22%的外量子效率（EQE）。柔性器件在1000次弯曲后性能衰减<5%，拉伸应变耐受性达35%。通过构建MXene量子点（MQDs）敏化层，紫外-可见光响应时间缩短至12 μs。

应用前景

在医学影像领域，MXene基X射线探测器灵敏度达5.6 μC/(Gy·cm²)，远超商用非晶硒探测器。视网膜形态器件阵列已实现1024×768分辨率，为人工视觉系统（artificial vision）奠定基础。未来需解决大规模制备（large-scale fabrication）和环境稳定性（environmental stability）等挑战。