近期，電子科技大學(xué)陳超副研究員和王軍教授及其團(tuán)隊(duì)在Advanced Optical Materials期刊上發(fā)表了題為“High-Performance Visible to Near-Infrared Broadband Bi2O2Se Nanoribbon Photodetectors”的最新論文，文中構(gòu)建了Au/Bi2O2Se Nanoribbon/Au結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)和低噪聲的寬光譜光電探測(cè)器，本研究為高性能可見光-近紅外（VIS-NIR）光電探測(cè)器的應(yīng)用提供了新的契機(jī)。
圖1 基于Bi2O2Se納米帶的光電探測(cè)器的光電性能（波長650nm）
低維硒氧鉍（Bi2O2Se）由于其合適的電子帶隙 (≈0.8eV）、高載流子遷移率（300K時(shí)≈450cm2V?1s?1）、良好的空氣穩(wěn)定性和環(huán)境無毒性，使其成為可見光–近紅外光電探測(cè)的理想選擇。然而，其高載流子濃度導(dǎo)致基于Bi2O2Se納米片的探測(cè)器存在較大暗電流。為了解決這個(gè)問題，此前的研究主要通過柵極電壓調(diào)節(jié)和構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)來限制暗電流。但施加極高的柵極電壓增加了器件的功耗，構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)增加了工藝的復(fù)雜性。此外，所報(bào)道的Bi2O2Se光電探測(cè)器在近紅外波段較慢的響應(yīng)速度（毫秒級(jí)），限制了其在高速檢測(cè)中的應(yīng)用。
針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了Au/Bi2O2Se Nanoribbon/Au結(jié)構(gòu)，成功制備了高性能的光電探測(cè)器：通過納米帶結(jié)構(gòu)極大地限制器件的暗電流，Au/Bi2O2Se之間的肖特基勢(shì)壘極大地提升光響應(yīng)速度。具體而言，通過化學(xué)氣相沉積（CVD）可控制備了不同寬度的Bi2O2Se納米晶體。相比于納米片（寬度W>5μm）結(jié)構(gòu)，納米線（W<1μm）和納米帶（1μm
圖2 基于Bi2O2Se納米帶的光電探測(cè)器的響應(yīng)速度和頻率特性（波長650nm）
圖3 基于Bi2O2Se納米帶的光電探測(cè)器在寬光譜范圍內(nèi)的光電響應(yīng)
論文第一作者為電子科技大學(xué)碩士生魏于超，通訊作者為其導(dǎo)師陳超副研究員和王軍教授，此研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61922022, 61875031, 62104026）支持。
論文信息：
https://doi.org/10.1002/adom.202201396
