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超强激光科学卓越创新简报

(第三百二十五期)

2022年11月30日

上海光机所在可印刷有机无机杂化光电探测研究方面取得进展

  近期,中国科学院上海光机所薄膜光学实验室在可印刷有机无机杂化薄膜光电探测器件方面取得进展,相关研究成果以Solution Processed Photodetectors with PVK-WS2 Nanotube/Nanofullerene Organic-Inorganic Hybrid Films为题发表于美国化学会旗下期刊ACS Applied Materials & Interfaces

  光电探测器是光电子的核心功能器件,在光通信、视频成像、医学检测等诸多领域具有广阔的应用前景。低维纳米材料由于其独特的电子和光学特性而备受关注,基于溶液法和印刷法制备二维材料器件的研究逐渐成为了热点。具有X-Metal-X 结构的二硫化钨 (WS2),具有与典型 P63/mmc 空间群二硫化物相似的结构,二硫化钨还可形成纳米管、纳米富勒烯等独特的低维结构,其物理性质会受到边缘结构和原子缺陷等的强烈影响。

  研究人员采用溶液法将不同形貌的二硫化钨(一维纳米管结构和零维纳米富勒烯结构)和聚乙烯基咔唑(PVK)复合制备成有机无机杂化的薄膜器件,研究了其在可见光波段的光生电压特性。聚乙烯基咔唑是一种具有空穴传输特性的有机半导体聚合物,通过与二硫化钨形成PN结,实现了具有自供电特征的光电探测器件。此外,WS2-PVK复合薄膜还具有较强的表面增强拉曼散射(SERS)特性。

  这项工作证实了该新型WS2-PVK复合光电探测器表现出无偏压工作的特点,具有低成本、低功耗和自供电的特性,在柔性光电探测、光学传感器、可穿戴器件和智能光电系统等领域具有广阔的应用前景。

  该工作得到了科技部重点研发计划课题(2021YFB2800703)、中国科学院特别研究助理等项目的支持。

  原文链接

图1 (a) 二硫化钨-聚乙烯基咔唑(WS2-PVK)光探测器结构示意图,(b) 不同形貌的WS2与PVK复合示意图,(c) 器件光生电压特性,(d) 复合薄膜的表面增强拉曼散射特性。

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