多层过渡金属硫属化合物光电探测器：通过互补工程策略实现系统性能提升

《ACS Applied Electronic Materials》：Multilayer Transition Metal Dichalcogenide Photodetectors: Systematic Performance Enhancement through Complementary Engineering Strategies

二维过渡金属二硫属化物多层结构通过材料优化、界面化学改性、物理架构设计和结构工程四项互补策略克服光电性能限制，提升光响应度至119.16 A/W，实现动态灵敏度调节与制造可扩展性，推动柔性成像与神经形态计算应用。

　　

二维过渡金属硫族化合物（TMDs）是下一代光电子产品的有希望的候选材料；然而，它们的多层结构存在一些根本性的性能限制，主要是由于间接带隙跃迁导致辐射复合和外量子效率较低，这与单层系统相比存在明显劣势。本文重点介绍了四种互补的工程策略：内在材料优化、界面化学修饰、物理架构设计和结构工程，这些策略通过综合方法系统地克服了这些限制。内在材料工程将通常有害的缺陷转化为提升性能的特性，在双层MoS₂中通过控制光栅机制实现了119.16 A/W^–1的创纪录光响应度，并且能够制造出适用于大面积应用的均匀8 × 8活性像素阵列。界面化学工程通过钙钛矿-MoS₂杂化物引入了自适应功能，利用光诱导的卤化物分离实现动态响应度调节，达到了类似生物传感器的适应能力（96.65%的恢复率），从而超越了传统的静态传感技术。物理工程通过电隔离的C8-BTBT/WSe₂结构解决了增强效果与信号完整性之间的矛盾，在紫外光照下光敏度提高了1294%，同时保持了高信噪比应用所需的暗电流稳定性。结构工程则通过可重构的铝镜实现了光学增益的机械调节，利用凹面聚焦效应使光电流增强了113%（4.0至8.5 μA），将器件的灵活性从设计约束转变为性能优势。这些协同策略共同克服了多层TMDs在响应度和传输性能之间的根本矛盾，为下一代光电探测器建立了综合设计原则，这些探测器结合了出色的灵敏度、自适应功能和可制造性。这些进展使得从柔性成像系统到神经形态计算和增强现实平台等各种应用成为可能。