【NCM综述】南京工业大学刘庆丰：石墨烯/钼基二硫族化合物范德华异质结光电探测器的研究进展

研究背景

光电探测器可分为3个波段（紫外，可见，红外），其在生活中的应用十分广泛。其中，基于二维材料的光电探测器因其超宽的光谱响应范围、超快的光响应度和高的空间分辨率引起了研究人员极大兴趣。在二维材料中，石墨烯因其具有超高的载流子迁移率、收集率和快速的响应时间而被广泛应用于光电探测器的制备中。然而，石墨烯的低光吸收系数阻碍了石墨烯基光电探测器性能的提高。感光材料与石墨烯复合形成的异质结结构可以很有效地解决这一问题。

在各种感光材料中，钼基二硫族化合物（MoX₂）由于具有高的光吸收系数，完美地弥补了石墨烯的缺点，从而扩展了石墨烯基光电探测器在生活中的适用性。石墨烯与MoX₂可以通过湿法转移、干法转移、喷墨打印以及连续沉积的方法堆叠成为范德华异质结，这类异质结一般是界面清洁、层间耦合小、内建电场高，肖特基势垒小的光电探测综合性能较高。

工作进展

图文摘要

该综述首先回顾了光电探测器的工作原理、关键性能指标和基本结构。总结了石墨烯与各种材料结合形成异质结结构光电探测器的探测率，发现石墨烯/MoX₂范德华异质结的光电探测率最高。随后，从材料基础的角度阐述了石墨烯/MoX₂ 范德华异质结光电探测器的重要性。接着，总结了石墨烯/MoX₂范德华异质结光电探测器的制备方法以及性能增强策略。最后，指出了石墨烯基光电探测器面临的挑战和前景。

New Carbon Materials 文章信息

Zhang Xin-hua, Liu Wei-Di, Gong You-pin*, Liu Qing-Feng*, Chen Zhi-Gang*. Advances in graphene/molybdenum dichalcogenide-based van der Waals heterostructure Photodetectors. New Carbon Materials, 2024, 39(3): 439-457.张鑫华, 刘伟迪, 龚佑品, 刘庆丰, 陈志刚. 石墨烯/钼基二硫族化合物范德华光电探测器的研究进展.新型炭材料（中英文）, 2024, 39(3): 439-457.

doi: 10.1016/S1872-5805(24)60853-X

通讯作者简介

龚佑品，重庆大学物理学院副教授，从事二维材料生长、异质结制备及其铁电效应和光电性能研究。主持和参与国自然重点、面上及青年基金、深圳市基础研究学科布局等项目。迄今申请和授权中国专利10项、美国专利1项，在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Opt. Mater.、Phys. Rev. B等期刊发表学术论文40余篇。刘庆丰，南京工业大学化工学院和材料化学工程国家重点实验室教授，江苏特聘教授。主要从事先进功能材料(包括热电材料、碳材料、纳米材料、光电材料)的合成、结构、物性及应用的研究。主持多项国家自然科学基金和省部级等基金项目。迄今已在J. Am. Chem. Soc.、Nature. Commun.、Adv. Energy. Mater.、Energy. Environ. Sci、ACS Nano等国际期刊上发表学术论文100余篇。担任包括Science、Nature/Science系列子刊、Adv. Mater、Joule、Adv. Energy. Mater、ACS. Nano等64种国际期刊的审稿专家。

陈志刚，澳大利亚昆士兰科技大学能源学科讲席教授，澳大利亚研究理事会碳中和发电中心创始主任，昆士兰大学和南昆士兰大学荣誉教授，科睿唯安“高被引科学家”。主持10项澳大利亚研究委员会、1项澳大利亚科学院、2项州政府、10项工业项目和10项校级科研项目。在Nat. Energy、Nat. Nanotech.、Nat. Commun.、Chem. Rev.、 Prog. Mater. Sci.、 Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. In. Ed.等国际学术期刊上发表学术论文600余篇，被SCI引用47000余次，H-index达到114。