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应力调控WSe2横向PN同质结用于自适应光电探测(裴永峰)

在智能化时代的今天,机器视觉因其丰富的应用场景,如自动驾驶汽车、环境监测、医疗诊断等,正引领着新一代的产业变革。然而,在复杂的照明条件下,如强背景干扰和弱光信号等,基于光电探测器的机器视觉系统难以准确识别目标。众所周知,光携带的视觉信息并不是仅仅集中在某一特定的波段,而是跨越了很宽的光谱范围。因此,研究人员希望选择性地利用特定波段来提取待测物的特征信息,以增强抗干扰能力。这种能够选择性地探测某一特定波段的光,并能够在不同波段之间切换的能力,称为光电探测器的光谱自适应探测能力。然而,传统光电探测器的光响应波段通常是固定的,无法满足自适应光探测的需求,因而可能导致在复杂光照条件下成像质量差,视觉特征提取失败等问题。

图1. 应力调控WSe2横向异质结光电探测器的响应波段示意图

近期,武汉大学肖湘衡教授团队在期刊Small上发表了题为Strain-Modulated Dominant Response Band of Self-Powered Photodetector Based on WSe2 Lateral PN Homojunction的研究论文。作者通过低能离子注入的方式制备了一种基于WSe2横向PN同质结的柔性自驱动光电探测器,通过压电光电子学效应对界面势垒和材料能带进行调控,实现了光谱自适应光探测。通过施加拉伸应力,该柔性光电探测器的主要响应波段从未施加应力时的550 nm变为800 nm。此外还观察到应力差异化调控器件对不同波段入射光响应变化的现象:随着拉伸应力的增加,器件对可见光(500-750 nm)的响应度先增加随后降低。然而,随着拉伸应力的增加,器件对近红外光(800-850 nm)的光响应持续提升。随后通过KPFM表征和DFT理论计算等方法讨论了导致该现象的原因。该工作为通过单个柔性光电探测器进行多波段光检测提供了新的范式,并在机器视觉领域显示出巨大的应用潜力。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202410773

 

(通讯员:裴永峰)

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