Advanced Optical Materials:基于2D材料的自供电光电探测器

光电探测器作为一种重要的光电器件,在许多领域都有很好的应用。然而,传统的光电探测器必须依靠外部电源来实现光检测行为,这不可避免地导致了高的暗电流和小的开关比,这严重限制了光电探测器的实际应用。随着近年来的不断发展,已经提出了一种新型的自供电光电探测器,并受到了广泛的关注。它的自供电功能可以减少能源的消耗,对于开发可持续的节能设备以解决当前的能源危机问题具有重要意义。

众所周知,光敏材料是影响光电探测器的重要因素之一。由于其独特的二维(2D)原子结构,出色的光学和电子性能使得2D材料在许多光敏材料中脱颖而出,并广泛应用于自供电光电探测器领域。更有趣的是,2D材料独特的2D原子结构和较大的比表面积使它们可以作为良好的支撑材料与其他材料结合,以构建具有特殊结构的各种异质结构,从而增强光电性能。得益于这些优点,已经报导了许多基于2D材料的自供电光电探测器具有优异的光响应性能和出色的自供电光电探测性能,并在光电领域展现出了广阔的应用前景。

最近,湘潭大学祁祥教授、深圳大学张晗教授课题组对基于2D材料的自供电光电探测器进行了比较全面的文献总结。基于2D材料和2D材料异质结的自供电光电探测器表现出出色的自供电光响应性能,并具有从紫外到红外的宽带光响应范围。这种现象是由于2D材料独特的2D平面结构,较大的光吸收表面,适当的带隙大小以及可调整的带隙范围引起的。同时,它的自供电光响应行为来自于三种自供电光电探测器独特的自供电机制:P-N结光电探测器,肖特基结光电探测器和光电化学型光电探测器。以这三种类型的自供电光电探测器为切入点,详细地介绍和回顾基于2D材料的自供电光电探测器的研究进展。文章还对基于二维材料的自供电光电探测器未来发展的挑战,机遇以及新的发展方向进行展望,并提出自供电光电探测器本身可以用作太阳能设备来替代微电子设备的电源这一的新的发展思路以及潜在的应用。相关论文以“Self‐Powered Photodetectors Based on 2D Materials”为题,在线发表在Advanced Optical Materials(DOI:10.1002/adom.201900765)上。