偏振是光的基本屬性之一，任何目標(biāo)在反射和發(fā)射電磁輻射的過程中都會表現(xiàn)出由它們自身特征（例如粗糙度、空隙度、含水量、構(gòu)成材料的理化特性等）和光學(xué)基本定律（例如菲涅耳公式）所決定的偏振特性。對偏振光的探測可以把信息量從三維（光強(qiáng)、光譜和空間）擴(kuò)充到七維（光強(qiáng)、光譜、空間、偏振度、偏振方位角、偏振橢率和旋轉(zhuǎn)的方向）。近年來，隨著軍事和民用領(lǐng)域（如遙感成像、光通信、醫(yī)療檢測、導(dǎo)航和光學(xué)雷達(dá)等）對高性能光電探測器的重大需求，使得研發(fā)高偏振敏感的光電探測器顯得尤為迫切，并呈現(xiàn)出向著小型化、模塊化的高度集成器件方向發(fā)展。作為一種特殊的光電器件，偏振光探測器的制備對工作介質(zhì)有很高的要求，除了優(yōu)良的光吸收能力外，還包括材料本身的形態(tài)和不對稱的晶體結(jié)構(gòu)等，上述特性使得材料能夠展現(xiàn)出各向異性的光響應(yīng)能力。目前，已報道的偏振光探測器大多是基于低維半導(dǎo)體材料制備的，其在結(jié)構(gòu)上的明顯各向異性非常適合用于偏振光探測器的工作介質(zhì)。其中，二維材料又是一類很具代表性的低維半導(dǎo)體，如黑磷、鍺烯、銻烯、GaTe，PdSe₂和GeAs等，并在超薄器件、柔性和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)勢。然而，上述材料的空氣穩(wěn)定性較差、合成工藝復(fù)雜，且器件制備時通常需要濕法轉(zhuǎn)移技術(shù)進(jìn)行輔助。此外，目前已報道的偏振光探測器更多工作在可見光和近紅外光波段，而針對紫外光區(qū)域的偏振敏感型光電探測器報道相對較少。

近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院史志鋒副教授、李新建教授和復(fù)旦大學(xué)方曉生教授采用改良的反溶劑結(jié)晶方法成功合成出**、尺寸可調(diào)的三元銅基鹵化物CsCu₂I₃納米線。該材料為直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度高達(dá)~3.73 eV，是制備紫外光電探測器的理想候選材料。利用其各向異性晶體結(jié)構(gòu)和外部一維形態(tài)特征實(shí)現(xiàn)了具有高線性偏振靈敏度的紫外光電探測，所獲得的偏振響應(yīng)靈敏度為~3.16。此外，該器件展現(xiàn)出高達(dá)32.3 A/W的光響應(yīng)度，比探測率為1.89×10¹²Jones以及6.94/214 μs的快速光響應(yīng)。進(jìn)一步，通過將器件移植到柔性基板上，在重復(fù)彎曲1000次之后，該探測器幾乎沒有光電流衰減，展現(xiàn)出良好的彎曲耐久性和工作穩(wěn)定性。上述研究成果為設(shè)計(jì)和制備**穩(wěn)定的偏振敏感型紫外光探測器提供了新的方案。相關(guān)研究成果以“Solution-Processed One-Dimensional CsCu₂I₃ Nanowires for Polarization-Sensitive and Flexible Ultraviolet Photodetectors”近期發(fā)表在Materials Horizons上。

圖四：CsCu₂I₃納米線光電探測器的柔性展示

（a）器件在不同彎曲角度下暗電流和光電流的實(shí)時監(jiān)測；

（b，c）在彎曲不同周期下器件的光電流-電壓曲線和光電流-時間曲線對比。

研究人員利用改良的反溶劑結(jié)晶方法成功制備出了**且尺寸可控的一維CsCu₂I₃納米線，該材料的直接寬帶隙特征使得其對紫外光有出色的響應(yīng)能力。通過偏振PL譜測試，研究人員證實(shí)了CsCu₂I₃納米線的光學(xué)各向異性，這是由其不對稱結(jié)構(gòu)的固有各向異性和外部形貌各向異性共同引起的。利用CsCu₂I₃納米線的上述特征，研究人員構(gòu)筑了金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)的光電探測器，實(shí)現(xiàn)了約3.16的光電流各向異性比。此外，該探測器的光響應(yīng)度高達(dá)32.3 A/W、比探測率為1.89×10¹² Jones、光響應(yīng)速度為6.94/214 μs，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的紫外光探測器報道。上述器件制備策略也可在柔性襯底上實(shí)現(xiàn)，從而為柔性可穿戴電子器件及其集成應(yīng)用提供了可能的制備方案。

文獻(xiàn)鏈接：

Solution-Processed One-Dimensional CsCu₂I₃ Nanowires for Polarization-Sensitive and Flexible Ultraviolet Photodetectors. Mater. Horiz., 2020, DOI: 10.1039/D0MH00250J.