InfoMat:低维半导体材料及其高性能光电探测器的最新进展综述

自石墨烯被成功制备以来,低维材料因其独特的性质吸引了广泛的关注。随后,独特的晶体结构以及诸多优异的性质,使得以过渡金属硫族化合物(TMDs)为代表的二维(2D)材料、以纳米线(NWs)为代表的一维(1D)材料以及以量子点(QDs)为代表的零维(0D)材料在光电应用中具有巨大的应用潜力。同时稳定可控的掺杂、合金化的方式也使得低维材料具有定向调控其性质的可能。多种多样的异质结构的构建更是使得相关器件具有更多的功能或者更好的性能。此外,低维材料还具有非常好的机械稳定性,这使得低维材料在柔性电子设备中也具有非常大的应用前景。

基于此,中国科学院半导体研究所沈国震研究员团队受邀在Wiley新期刊InfoMat上发表题为“Recent advances in low-dimensional semiconductor nanomaterials and their applications in high-performance photodetectors”的综述文章(DOI:10.1002/inf2.12067)。文章总结了近年来被广泛研究的低维半导体材料及其基本性质,例如2D的TMDs、B-P、B-As等,1D的ZnO NWs等以及0D的B-P QDs等。另外可调节的组分配比也带来了性质的可调谐,这对于实际应用具有很大的意义。随后主要介绍了低维半导体材料在光电探测器中的应用和最新研究进展。

光电探测器作为一类重要的光电器件,在光纤通信等方面具有重要的应用。低维材料的出现则提供了一个构建高性能、宽光谱光电探测器的良好选择。文章总结了2D、1D和0D材料以及各种异质结构器件在从红外探测到可见光探测再到紫外探测的宽光谱应用。而且,文章中也对低维材料在柔性光电探测器中的研究进行了总结。低维材料优异的机械稳定性给柔性设备的应用提供了更多的选择及可能性。

最后,文章对低维材料及其光电探测器的一些挑战和未来的发展前景进行了总结。该综述对低维半导体光电探测器的发展具有很好的指导意义,也为相关领域的其他研究提供了一定的参考价值。