光電探測器實現自供電的關鍵：二硫化鎢

近期，中國科學院上海光機所薄膜光學實驗室在可印刷有機無機雜化薄膜光電探測器件方面取得進展，即製造出的二硫化鎢-聚乙烯基哢唑（WS2-PVK）複合光電探測器具有低生産成本、低功耗和自供電的特性，因而更適合應用于光通信、視頻成像、醫學檢測等領域。

光電探測器是一種基于半導體材料的光生伏特效應將光信號轉換爲電信號的器件，工作機理包括三個過程：光生載流子在光照下産生；載流子擴散或漂移形成電流；光電流在放大電路中放大幷轉換爲電壓信號。注：光生伏特效應是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間産生電位差的現象。

然而，使用傳統薄膜製造的光電探測器却存在探測靈敏度低、響應速度慢、暗電流（是指在沒有光入射的情况下探測器存在的漏電流）大和耐熱性一般等不足。爲了解决上述的問題，現在研究者普遍使用過渡金屬化合物低維度半導體材料來製作光電探測器。

常見的過渡金屬化合物半導體材料有二硫化鎢、二硫化鉬、二硒化鎢和二硒化鉬等。其中，使用氯化鈉輔助的氣相化學沉積方法製備P型單層二維WS2就適合應用于光電探測器，主要是因爲它具有原子級厚度、較好的結晶性、較高的量子效率、優异的載流子遷移率以及帶隙可調的特性。

另外，中科院上海光機所研究者采用溶液法製造出來的WS2-PVK複合材料也適合應用于光電探測器中。研究表明，聚乙烯基哢唑是一種具有空穴傳輸特性的有機半導體聚合物，能與二硫化鎢形成PN結，進而實現了具有自供電、低功耗、無偏壓工作和低成本等優點的光電探測器件。該研究成果已以Solution Processed Photodetectors with PVK-WS2 Nanotube/Nanofullerene Organic-Inorganic Hybrid Films爲題發表于美國化學會旗下期刊ACS Applied Materials&Interfaces。

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