我院夏從新教授團隊在二維半導體范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)自驅(qū)動光電探測領(lǐng)域取得階段性進展,。近期,，該團隊又一重要研究成果以“Photovoltaic Field-Effect Photodiodes Based on Double van der Waals Heterojunctions”為題發(fā)表在國際Top旗艦刊物《ACS Nano》上——其影響因子為15.88,。校特聘教授夏從新為通訊作者,，蔣玉榮副教授為第一作者。

Figure4  器件結(jié)構(gòu)能帶構(gòu)筑及電荷轉(zhuǎn)移示意圖

由于沒有懸掛鍵和晶格失配,，范德華異質(zhì)結(jié)(vdWHs)在下一代功能性電子和光電器件方面表現(xiàn)出了巨大的潛力,。在已報道的vdWHs器件中，自供電光電二極管以基于光伏效應(yīng)的無能量消耗為特征,，因其很好地契合下一代光電子納米器件的迫切需求而受到廣泛關(guān)注,。重要的是，與光電晶體管或光電導體相比,，自供電vdWH光電二極管具有光伏能力和快速響應(yīng)時間,。然而，由于缺乏增益,，當前的自供電vdWHs光電探測器始終存在低響應(yīng)率的問題,，這限制了極端條件下的應(yīng)用，例如弱光信號,。此外,，由于場效應(yīng)引起的長壽命陷阱狀態(tài)，這些探測器的響應(yīng)時間通常在毫秒級,。因此,，很難在同時擁有快速響應(yīng)和高靈敏度方面取得平衡。

基于此問題,，近日,，河南師范大學物理學院夏從新教授（通訊作者）和蔣玉榮教授（第一作者）等設(shè)計了一種基于WSe₂/MoS₂/WSe₂雙vdWHs的光伏場效應(yīng)光電二極管(PVFED),，其中源自一個vdWH的光電壓調(diào)制另一個vdWH的光電特性。本文提出的光電二極管表現(xiàn)出出色的自供電能力,，具有715 mA·W^-1的高響應(yīng)率和45μs的快速響應(yīng)時間,。這項工作展示了一種通過引入光伏場效應(yīng)來優(yōu)化vdWH光電性能的有效方法。

團隊介紹：

論文鏈接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c02830,，論文第一作者蔣玉榮是我校物理學院副教授，論文通訊作者夏從新是河南師范大學校特聘教授,、河南省杰出青年基金獲得者,，河南省創(chuàng)新型科技團隊帶頭人，河南省教育廳學術(shù)技術(shù)帶頭人 ,。

夏從新教授團隊多年來以凝聚態(tài)物理原子與電子結(jié)構(gòu)計算模擬和實驗相結(jié)合,，瞄準二維半導體材料中的基本科學問題和重大社會需求，從原子與電子層次揭示材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀特性之間的構(gòu)效關(guān)系及其物理本質(zhì),，為新材料及新器件的設(shè)計與構(gòu)筑提供理論依據(jù)和新的視角,。

該團隊近年來先后深入系統(tǒng)地在二維光電材料電子結(jié)構(gòu)及器件性能調(diào)控方面取得系列進展。此次在《ACS Nano》發(fā)表的成果是繼該團隊2021年在《Advanced Materials》《Advanced Science》發(fā)表高水平論文之后,，在二維半導體物理研究領(lǐng)域的又一重要進展,。

上述工作受到國家自然科學基金、河南省杰出青年基金,、河南省科技攻關(guān)等項目的支持,。