最近，中科院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室胡伟达、陈效双、陆卫课题组和复旦大学物理系修发贤课题组在可见/红外双波段二维光电探测器研究中取得进展。该实验室相关研究人员研制出一种基于二维范德华异质PN结16×1阵列探测器，并对阵列探测器进行了双波段（可见和短波红外）成像演示，初步展示了这种双波段二维异质PN结光电探测器具有智能识别目标的能力。相关成果以Arrayed van der Waals broadband detectors for dual band detection为题发表在国际刊物Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201604439），论文第一作者为博士研究生王鹏和刘珊珊。
新一代红外光电探测技术对高灵敏度、智能化（多色/多波段）、低功耗、低成本的光电探测器需求迫切，现有基于碲镉汞、铟嫁砷、锑化铟等薄膜材料的焦平面探测器技术难于满足红外光电探测系统发展需求，迫切需要发展新一代的探测器技术。与此同时，随着二维材料研究的不断深入，其特殊的物理特性不断被研究者发现。由于二维材料层间以范德华力键合，其面内为完美单晶、电子态完备、载流子具有超高的迁移速度、能带剪裁易于实现、光电性能优异、稳定性好等特点，体现出应用于光电探测巨大潜力，有望成为既具有现有探测材料体系优点又兼具能弥补现有光电探测材料体系不足的普适光电材料，满足武器装备和光电探测器技术发展需求。在此项新工作中，该研究团队突破技术难关，通过分子束外延制备了大面积层状GaSe/ GaSb范德华二维异质PN结，其整流比大于103；研制了16×1阵列探测器，阵列探测器的室温探测率为~1012 Jones、响应速度为40 µs、响应波段为可见-短波红外。进一步，该团队实现了基于二维范德华垂直异质结结构的可见/红外双波段成像演示，并分别报道了二维光电探测器的16×1阵列推扫成像（像素点16×60 pixels）和单点扫描成像（像素点512×100 pixels），成像结果初步展示了这种双波段二维光电探测器具有智能识别目标的能力（如图所示）。
该工作解决了二维探测材料在红外光电探测领域所面临的几个难点，如大面积可控生长、室温高探测率、快速响应等。标志着二维光电探测器由简单单色单元器件向多波段面阵器件迈出关键一步。可以预期，随着二维材料的制备和器件工艺的不断进步，这种二维异质PN结红外光电探测器有望解决传统氧化钒、非晶硅非制冷探测器在高工作温度与高性能（如传统非制冷探测器响应速度慢和探测率低）问题不能兼顾的突出矛盾，引领未来红外光电探测技术的跨越发展。
图：(a) GaSe/GaSb二维异质PN结光电探测器光谱响应和器件结构示意图; (b) 可见/红外双波段单点扫描成像（像素点512×100 pixels）；(c) 16×1阵列推扫成像（像素点16×60 pixels）
论文链接：http://dx.doi.org/10.1002/adma.201604439
