在应变极化的二硫化钨（WS2）中利用静电控制的热光电子效应实现事故报警系统

《Advanced Functional Materials》：Electrostatically Controlled Pyrophototronic Effect in Strain-Polarized WS2 for an Accident Alert System

二维WS?光电晶体管通过双轴应变极化与亚波长hBN栅介质实现动态吡咯光效应，提升低光环境下的动态光响应度（0.7 A·W?1）和检测度（1.2×101? Jones·cm?1）达8倍，检测速度提高3倍，并设计光脉冲触发的动态事故预警系统。

　　

摘要

在低光照环境下，基于事件的动态光检测是自动驾驶车辆的一项关键需求。本研究报道了利用超薄二维二硫化钨（WS₂）光电晶体管中的动态光生电效应实现低光功率下的光检测。通过使用亚波长纳米图案化的氢化硼（hBN）栅介电材料，对非中心对称（五层）结构的WS₂通道施加双轴应变极化，实现了四阶段的光生电响应。通过广泛的光谱表征验证了WS₂中存在的应变，并通过密度泛函理论计算以及压电力显微镜确认了应变引起的电荷极化现象。光生电效应使动态光电响应度（0.7 A W^?1）和灵敏度（1.2 × 10¹⁵ Jones cm^?1）提高了8倍，同时使光检测速度提高了3倍，从而为改善二维光电探测器的响应度与速度之间的权衡提供了一条途径。通过对栅极电压、波长和光功率对光生电流影响的分析，揭示了该效应在静电或光学诱导的自由载流子数量较少时的显著效果。利用光生电流的栅极可调性，设计了一种基于光脉冲触发的动态事故预警系统，该系统能够在低光照条件下为自动驾驶应用提供速度可控的警报功能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。