Adv. Optical Mater.：基于夹在石墨烯电极之间原位排列单晶PbS纳米立方体的垂直光电探测器

成果介绍

硫化铅(PbS)是一种经典的窄带隙材料，具有很高的灵敏度，是短波红外(SWIR)探测的可靠选择。优化PbS基光电探测器的主要工作依赖于发现新的低维形貌和设计精致的器件结构，这可能会在响应速度、灵敏度和响应区域的协同提高方面产生影响。

有鉴于此，近日，中科院重庆绿色智能技术研究院魏兴战研究员团队采用电化学技术在石墨烯上原位电化学生长单晶PbS纳米立方体，报道了一种石墨烯-PbS纳米立方体-石墨烯垂直光电探测器。在光照下，PbS纳米立方体的表面态俘获光生空穴并形成光电压，从而拓宽了沟道中的导电区域。这种光浮栅效应有助于形成光电流，使器件具有高响应率。此外，高度结晶的PbS纳米立方体作为优秀的垂直沟道，允许实现快速的速度。在室温下，器件在2700 nm处的响应率为≈130 A W^-1，外量子效率为≈6000%，探测率为3×10⁹ cm Hz^1/2 W^-1(@1 kHz)，响应/恢复速度为15/42 ms。这种垂直集成器件由PbS纳米立方体和石墨烯组成，为CMOS兼容的SWIR探测提供了一种有前途的方法，从而开辟了利用纳米材料的各向异性形态来定制器件性能的途径。

图文导读

图1. Gr-PbS-Gr VPD的概念和表征。

图2. PbS纳米立方体的表征及生长机理。

图3. Gr-PbS-Gr VPD的SWIR光响应。

图4. Gr-PbS-Gr VPD的瞬态响应和噪声特性。

文献信息

Vertical Photodetectors Based on In Situ Aligned Single-crystalline PbS Nanocuboids Sandwiched between Graphene Electrodes

(Adv. Optical Mater., 2023, DOI:10.1002/adom.202300584)

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202300584