南京工业大学先进材料研究院王琳

haotianqi

过去十年，范德华异质结由于无需要考虑晶格匹配问题，可以集成多种二维材料，展现出许多新奇的物理性能。在众多二维材料中，黑磷由于强的面内各向异性、高迁移率、厚度依赖的直接带隙等特性，在电子和光电子器件方面展现出极大应用前景。通过构筑范德华异质结，可以进一步提高黑磷的电学和光电性能。作为光电材料家族的明星成员，卤素钙钛矿如果与黑磷构筑异质结，可能会产生许多新奇的效应。然而，目前报道与黑磷形成异质结的钙钛矿多为MA+或CS+基，不属于二维钙钛矿。更重要的是，这些钙钛矿是多晶或纳米晶结构，在异质结界面处具有很多晶界。因此，非常有必要研究黑磷与二维单晶钙钛矿异质结界面的本征物理性能。
南京工业大学王琳教授、张军然副教授和中科院上海技术物理所周靖研究员构筑了一种新型的黑磷/手性钙钛矿范德华异质结。由于界面作用，黑磷的电学和光电性能得到显著提高，包括载流子迁移率、光响应、偏振特性等。例如，与单独黑磷相比，异质结中黑磷的光电探测响应率和光增益可以提高一个数量级。当利用高于钙钛矿带隙能量的激光激发时，这种现象更加明显。这是由于大量的光生载流子从钙钛矿流入黑磷，重构了电荷转移、分离和输运过程。另外，只通过单一的异质结，就可以实现集成圆偏振光和线偏振光的光电探测。

图1异质结的晶格结构、光学、AFM以及电学性能。

王琳，南京工业大学教授，博士生导师，国家高层次人才入选者。先后在武汉大学、香港科技大学、瑞士日内瓦大学从事研究工作。主要研究方向为二维光电磁信息材料的物性研究与微纳器件，探索不同二维材料中的新奇微观电子行为和优异的光电器件性能。以通讯/第一作者身份在Advanced Materials, Nature Communications, Physical Review Letters (PRL), Nano Today等国际知名期刊发表论文20余篇，共同作者身份60余篇。


文章信息
Y. Cao, C. Li, J. Deng, et al. Enhanced photodetector performance of black phosphorus by interfacing with chiral perovskite. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4378-3.