摘要：二维（2D）铁电材料可以产生体光伏效应（bulk photovoltaic effect，BPVE），这使得它们在自供电光电探测器领域极具潜力。然而，由于弱跃迁强度和宽带隙，导致二维铁电材料的光响应较弱，限制了其实际应用。以往对体光伏效应的研究多集中于铁电氧化

二维（2D）铁电材料可以产生体光伏效应（bulk photovoltaic effect，BPVE），这使得它们在自供电光电探测器领域极具潜力。然而，由于弱跃迁强度和宽带隙，导致二维铁电材料的光响应较弱，限制了其实际应用。以往对体光伏效应的研究多集中于铁电氧化物，近期一些二维材料体系研究虽也展现出体光伏效应，但大多聚焦面外（out-of-plane，OOP）方向，面内（in-plane，IP）方向因光响应弱而报道较少。过渡金属氧化物NbOI₂是一种新型二维铁电半导体，具有面内铁电极化、出色压电性能等优点，但其低光响应限制了在光电器件中的应用。

据麦姆斯咨询报道，近日，华南师范大学的科研团队使用具有明显面内极化的NbOI₂和高吸收MoSe₂层构建了范德华异质结。这项研究促进了对通过体光伏效应的自供电机制的理解，并为未来的自供电器件提出了新的策略。这项研究以“In-Plane Bulk Photovoltaic Effect in a MoSe2/NbOI2 Heterojunction for Efficient Polarization-Sensitive Self-Powered Photodetection”为题发表在Nano Letters期刊上。

NbOI₂具有典型的范德华层状结构（如图1a）。MoSe₂/NbOI₂光探测器是通过机械剥离和干法转移制备的，器件结构如图1d所示。MoSe₂/NbOI₂形成了II型异质结，其能带结构如图1e所示。

图1 基于MoSe₂/NbOI₂异质结的自供电光电探测器

研究人员利用超快光谱法研究MoSe₂/NbOI₂异质结的电荷能量转移动力学，相关结果如图2所示。图3a展示了直流极化条件下MoSe₂/NbOI₂异质结器件的暗电流随时间的变化，自供电器件的工作原理如图3d所示。

图2 MoSe₂/NbOI₂异质结的超快电荷转移

图3 通过直流极化实现自供电的MoSe₂/NbOI₂异质结器件

研究人员还对MoSe₂/NbOI₂异质结器件的典型特征进行表征述，以评估自供电探测器的性能，相关结果如图4所示。

图4 MoSe₂/NbOI₂光电探测器的自供电光响应。

综上所述，这项研究成功地构建了基于NbOI₂和MoSe₂两种半导体层材料的范德华异质结。该MoSe₂/NbOI₂异质结在几皮秒内发生超快电荷转移，从而促进高效的电荷解离和提取。值得注意的是，NbOI₂显示出强烈的面内铁电体光伏效应，从而实现了自供电光电探测器。直流极化显著增强了内场和内置场，从而在可见光至近红外的宽波段实现高响应性，响应度为101.3 mA/W，超过大多数体光伏效应器件。内部电场和内置电场的可切换性，实现了双极光响应和出色的光探测自供电偏振灵敏度。这项研究成果突显了利用面内铁电体光伏效应的自供电光电探测器的巨大潜力。

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来源：科学新密码