近日，星空在线,星空在线(中国)能量转换材料与器件课题组在Ag2Se/Si基高性能宽光谱探测器研究方面取得新进展，利用热释电-光电耦合效应极大增强了Ag2Se/Si异质结光探测器的响应特性。相关成果“A new approach for broadband photosensing based on Ag2Se/Si heterojunction tuned by Pyro-phototronic effect”发表在《Nano Energy》(2023, 107, 108167)。博士生马继奎为第一作者，乔双教授和王淑芳教授为通讯作者。
基于热释电效应、光激发和半导体三者之间相互耦合的热释电光电子学效应可通过光诱导出的热释电极化场调控载流子的光电过程，从而提升器件光响应性能。金属硫族化合物Ag2Se具有高温相和低温相（相变温度~400K），其中高温相是快离子导体，低温相是窄带隙半导体。作者发现低温相Ag2Se薄膜具有优异的热释电性能，这可能源于其室温下正交相和单斜相共存的结构特性。通过构筑n-Ag2Se/p-Si异质结光探测器，将Ag2Se的热释电效应与异质结的光伏效应相结合，利用热释电光电子学效应极大提升了器件光响应特性。实验结果显示该探测器在零偏压下具有从可见（405 nm）到近红外（1550 nm）波段的宽谱响应，对于1064 nm的近红外光辐照，相比单一光伏效应诱导的响应性能，探测器的响应度和探测率提升了1425%，分别达到43.32 mA/W和1.75×1011 Jones，并获得超快的响应速度（64/62 ms）。该工作对于开发新型高性能自驱动宽波段光探测器及红外超快光探测器均具有较重要的意义。
以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金的资助及物理学院公共测试中心的支持。
文章链接: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108167
