JACS：石墨烯-纳米石墨烯范德华异质结光电探测器

利用无机半导体纳米结构对石墨烯的敏化已被证明是提高其光电性能的一种强有力的策略。然而，无机增感剂中金属阳离子的光学性质和毒性限制了它们的广泛应用，更重要的是对这种杂化体系中界面电荷转移过程的本质的理解仍然是未知的。有鉴于此，法国斯特拉斯堡大学的Paolo Samorì教授和德国马克斯普朗克高分子研究所的Hai I. Wang教授等设计并开发了高质量的纳米石墨烯(NG)分散体，并采用高剪切混合剥落法大规模生产。所获得的NG被应用于光电探测器器件的制备领域，并展示出超高的性能。

本文要点：

（1）纳米石墨烯分子在石墨烯上的物理吸附形成石墨烯- NG范德华异质结构(VDWHs)，其特征是通过π -π相互作用形成强烈的层间耦合。

（2）基于这种VDWHs制作的光电探测器具有超高的响应度，高达4.5 × 10⁷ A/W，特定的探测度达到4.6 × 10¹³ Jones，该性能可与石墨烯基光电探测器的最高值相竞争。

（3）超快太赫兹(THz)光谱分析表明，该器件的优异特性归功于光产生的空穴从氮化碳到石墨烯的有效转移，以及石墨烯-氮化碳界面(超过1 ns)的长寿命电荷分离。

（4）上述结果表明石墨烯-纳米石墨烯 VDWHs作为高性能、低毒光电子器件的原型构建模块具有巨大的潜力。

Zhaoyang Liu, Haixin Qiu, Shuai Fu, et al. Solution-Processed Graphene–Nanographene van der Waals Heterostructures for Photodetectors with Efficient and Ultralong Charge Separation. J Am Chem Soc 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c07615

https://doi.org/10.1021/jacs.1c07615