吴翟
面向产业应用的新型范德华异质结红外光电探测器
报告人:吴翟
所在单位:郑州大学
报告人简介:
吴翟，郑州大学物理学院教授、博士生导师，中国高被引学者，河南省杰出青年基金获得者，河南省高层次人才。近年来一直在从事低维纳米半导体光电材料与器件的研究，发表SCI论文240余篇，其中包含“ESI高被引论文”20篇，引用超16000余次，“H因子”为71；申请发明专利18项。先后主持了国家自然科学基金-国际合作与交流项目、面上项目、河南联合基金、青年项目，河南省自然科学基金杰出青年、优秀青年项目、中国博士后科学基金项目，河南省科技厅重点研发与推广专项和河南省高等学校重点科研项目等科研项目十余项，荣获中国高被引学者、全球前2%顶尖科学家、河南省中原青年拔尖人才、河南省教育厅学术技术带头人、纳米研究青年科学家奖等荣誉和称号。目前担任河南省物理学会理事、Nano Research、Materials Futures青年编委，Nature Communications、Advanced Materials、Nano letters等40余种期刊审稿专家。
报告摘要:
红外光电探测器在军事国防、工农业生产、环境监测和生物医药等领域均具有重要的应用价值。目前，主流商用红外光电探测器主要依赖于窄带隙化合物半导体以及半导体超晶格和量子阱结构等红外敏感材料和结构。由于大多数高性能红外光电探测器需要在低温制冷环境下工作，从而导致较高的系统功耗；同时，由于冷却模组体积和重量较大，不利于红外探测系统的进一步微型化和集成化。上述问题极大限制了红外探测技术水平的进一步提升及其应用领域的进一步拓展。为解决上述问题，开发室温（非制冷型）高性能中长波红外光电探测器尤为重要。
近年来，二维半金属因其独特的电子结构、优异的电输运及宽光谱吸收特性，被视为实现新型红外探测技术的重要候选材料，为构建低成本室温中长波红外探测器提供了新的途径。在光电探测领域具有巨大的应用前景。目前，基于不同器件结构和探测机理的二维纳米光电探测器原型器件先后得到验证，可以实现从紫外、可见光、红外到太赫兹波段的室温探测，发展前景诱人。然而，现存的一些不足，如样品尺寸小（微米级）、光吸收弱、器件集成困难等，严重制约其在集成红外光电探测及成像系统中的应用。
因此，我们成功开发出一套简单工艺、低成本的原位金属转化范德华生长工艺实现二维半金属材料的晶圆级可控制备，成功获得了2英寸级的高质量二维MoTe2、WTe2、PtSe2、PdSe2、PtTe2等材料 [1-5]，以满足集成光电探测应用的需求。同时，通过构建二维/三维混合维度范德华异质结实现了室温自驱动中长波红外光电探测与成像，实现了宽波段红外的室温高性能探测。此外，得益于晶圆级大面积的二维材料的原位生长策略，成功构建出一系列集成阵列器件，并实现室温中长波红外成像应用。本工作为二维材料的大面积合成及在高性能红外光电探测与成像中的应用提供指导和借鉴。
关键词：晶圆级；二维半金属；红外光电探测器；范德华异质结；集成阵列
参考文献：
[1] Adv. Mater. 2025, DOI: 10.1002/adma.202415717.
[2] Wu, D.; Zeng, L.; Shan, C.-X.; Jie, J., Light: Sci. Appl. 2023, 12(1), 5.
[3] Zeng, L.; Wu, D.; Jie, J., Adv. Mater. 2020, 32(52), e2004412.
[4] Wu, D.; Zeng, L.; Li, X. J.; Shan, C. X.; Jie, J., ACS Nano 2022, 16(4), 5545.
[5] Wu, D.; Zeng, L.; Li, X. J.; Shan, C. X.; Jie, J., ACS Nano 2021, 15(6), 10119.
