光电探测器实现自供电的关键：二硫化钨-环球热资讯

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近期，中国科学院上海光机所薄膜光学实验室在可印刷有机无机杂化薄膜光电探测器件方面取得进展，即制造出的二硫化钨-聚乙烯基咔唑（WS2-PVK）复合光电探测器具有低生产成本、低功耗和自供电的特性，因而更适合应用于光通信、视频成像、医学检测等领域。

WS2-PVK光探测器结构示意图（图源：中科院上海光机所）

光电探测器是一种基于半导体材料的光生伏特效应将光信号转换为电信号的器件，工作机理包括三个过程：光生载流子在光照下产生；载流子扩散或漂移形成电流；光电流在放大电路中放大并转换为电压信号。注：光生伏特效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

然而，使用传统薄膜制造的光电探测器却存在探测灵敏度低、响应速度慢、暗电流（是指在没有光入射的情况下探测器存在的漏电流）大和耐热性一般等不足。为了解决上述的问题，现在研究者普遍使用过渡金属化合物低维度半导体材料来制作光电探测器。

二硫化钨图片

常见的过渡金属化合物半导体材料有二硫化钨、二硫化钼、二硒化钨和二硒化钼等。其中，使用氯化钠辅助的气相化学沉积方法制备P型单层二维WS2就适合应用于光电探测器，主要是因为它具有原子级厚度、较好的结晶性、较高的量子效率、优异的载流子迁移率以及带隙可调的特性。

另外，中科院上海光机所研究者采用溶液法制造出来的WS2-PVK复合材料也适合应用于光电探测器中。研究表明，聚乙烯基咔唑是一种具有空穴传输特性的有机半导体聚合物，能与二硫化钨形成PN结，进而实现了具有自供电、低功耗、无偏压工作和低成本等优点的光电探测器件。该研究成果已以Solution Processed Photodetectors with PVK-WS2 Nanotube/Nanofullerene Organic-Inorganic Hybrid Films为题发表于美国化学会旗下期刊ACS Applied Materials&Interfaces。