中大新聞網(wǎng)訊（通訊員袁湛楠）負(fù)光電導(dǎo)（Negative Photoconductive, NPC）響應(yīng)在光電探測(cè)、光電切換和光電存儲(chǔ)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，是發(fā)展多功能片上集成光電子器件的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，大多數(shù)光電子探測(cè)器件都是以正光電導(dǎo)（Positive Photoconductive, PPC）響應(yīng)為機(jī)理運(yùn)行的，這極大地限制了多功能集成光電子器件的發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)高負(fù)光電響應(yīng)的光電子探測(cè)器件是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。基于此，于鵬副教授、楊國(guó)偉教授團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)縮短載流子傳輸通道長(zhǎng)度提高器件光電性能的策略，組裝出了短通道的多層石墨烯/CuBiP2Se6/多層石墨烯（MLG/CBPS/MLG）基全垂直范德華異質(zhì)結(jié)光電子晶體管。該器件的光電響應(yīng)度對(duì)比水平器件的光響應(yīng)度提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)（Advanced Materials, 2023, 35, 2209995）。

有鑒于此，該團(tuán)隊(duì)將此策略應(yīng)用到新光電子器件的制備上，組裝出了全范德瓦爾斯石墨烯/AgBiP2Se6/石墨烯垂直異質(zhì)結(jié)光電子探測(cè)器，并通過(guò)應(yīng)用高偏置電壓引入缺陷態(tài)（trap state）的方式，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了高負(fù)光電導(dǎo)響應(yīng)的光電子探測(cè)器件，器件負(fù)光電響應(yīng)度達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的4.9 × 105 A/W。同時(shí)，該器件還表現(xiàn)出了優(yōu)異的綜合光電性能，包括1.3 × 108 %的高外量子效率（EQE）和 3.60 × 1012 Jones的高光電探測(cè)率。該工作中提出的縮短載流子傳輸通道長(zhǎng)度與高偏壓誘導(dǎo)缺陷態(tài)策略，將為設(shè)計(jì)實(shí)用性高負(fù)光電導(dǎo)探測(cè)器件指明道路，有望應(yīng)用于多功能光電集成芯片設(shè)計(jì)中。

相關(guān)成果以“Giant Negative Photoresponse in van der Waals Graphene/AgBiP2Se6 /Graphene Trilayer Heterostructures”為題發(fā)表在國(guó)際材料頂級(jí)期刊Advanced Materials上（Advanced Materials, 2024, DOI:10.1002/adma.202312541），第一作者為何偉（材料科學(xué)與工程學(xué)院2020級(jí)碩士研究生）和伍棟（材料科學(xué)與工程學(xué)院2021級(jí)碩士研究生），通訊作者為于鵬副教授。材料科學(xué)與工程學(xué)院為論文唯一完成單位。楊國(guó)偉教授對(duì)本工作的完成給予了重要的指導(dǎo)。該研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金以及光電材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)培育基金的大力支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202312541