原位硒化法制备的PdSe2异质结，实现超高的偏振灵敏度和快速宽带光检测

《Advanced Optical Materials》：In Situ Selenization-Enabled PdSe2 Homojunctions for Ultrahigh Polarization Sensitivity and Rapid Broadband Photodetection

本研究通过创新机械剥离与原位硒化策略，成功制备出高性能PdSe?同质结光电探测器。20 nm n型层实现532-2200 nm宽光谱响应，极化灵敏度达137.5@532 nm和126.5@1310 nm，较现有2D器件提升超27倍，响应时间10 μs（上升）和58 μs（下降），内建电场230 mV增强载流子分离效率，检测度达1.04×10^8 Jones，并实现极化调制光通信系统，为下一代智能传感提供可扩展平台。

　　

摘要

本研究通过创新的机械剥离技术结合原位硒化策略，实现了高性能PdSe₂同质结光电探测器的制备突破。通过精确控制n型PdSe₂的厚度（20纳米），优化后的器件具备了良好的宽带检测能力（532–2200纳米），并展现出优异的性能指标。其偏振灵敏度在532纳米和1310纳米处的抑制比分别为137.5和126.5，远超现有基于二维材料的探测器（超过27倍）；响应速度迅速，上升时间为10微秒，下降时间为58微秒（在-2伏电压下）；同时解决了传统PdSe₂器件响应速度慢（>10微秒）的问题。在-2伏电压下，器件的响应度分别为0.895 A/W（532纳米）和0.112 A/W（1310纳米），这归因于增强的内置电场和载流子分离效率。开尔文探针力显微镜（KPFM）测量结果显示同质结界面存在强烈的内置电势（230毫伏）。厚度依赖性研究进一步表明，较薄的n型PdSe₂层能够增强n型导电特性并减少载流子扩散路径。该器件还表现出线性光电电流-功率依赖性（θ≈1）、高比检测率（1.04 × 10⁸ Jones）以及出色的红外成像能力。此外，还实现了一个偏振调制光通信系统。这项工作为开发下一代智能传感系统中的高速、偏振分辨光电探测器提供了一个可扩展的平台。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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