我院夏从新教授团队在二维半导体范德瓦尔斯异质结自驱动光电探测领域取得阶段性进展。近期，该团队又一重要研究成果以“Photovoltaic Field-Effect Photodiodes Based on Double van der Waals Heterojunctions”为题发表在国际Top旗舰刊物《ACS Nano》上——其影响因子为15.88。校特聘教授夏从新为通讯作者，蒋玉荣副教授为第一作者。
Figure4 器件结构能带构筑及电荷转移示意图
由于没有悬挂键和晶格失配，范德华异质结(vdWHs)在下一代功能性电子和光电器件方面表现出了巨大的潜力。在已报道的vdWHs器件中，自供电光电二极管以基于光伏效应的无能量消耗为特征，因其很好地契合下一代光电子纳米器件的迫切需求而受到广泛关注。重要的是，与光电晶体管或光电导体相比，自供电vdWH光电二极管具有光伏能力和快速响应时间。然而，由于缺乏增益，当前的自供电vdWHs光电探测器始终存在低响应率的问题，这限制了极端条件下的应用，例如弱光信号。此外，由于场效应引起的长寿命陷阱状态，这些探测器的响应时间通常在毫秒级。因此，很难在同时拥有快速响应和高灵敏度方面取得平衡。
基于此问题，近日，物理学院夏从新教授（通讯作者）和蒋玉荣教授（第一作者）等设计了一种基于WSe2/MoS2/WSe2双vdWHs的光伏场效应光电二极管(PVFED)，其中源自一个vdWH的光电压调制另一个vdWH的光电特性。本文提出的光电二极管表现出出色的自供电能力，具有715 mA·W-1的高响应率和45μs的快速响应时间。这项工作展示了一种通过引入光伏场效应来优化vdWH光电性能的有效方法。
团队介绍：
论文链接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c02830，论文第一作者蒋玉荣是我校物理学院副教授，论文通讯作者夏从新是校特聘教授、河南省杰出青年基金获得者，河南省创新型科技团队带头人，河南省教育厅学术技术带头人 。
夏从新教授团队多年来以凝聚态物理原子与电子结构计算模拟和实验相结合，瞄准二维半导体材料中的基本科学问题和重大社会需求，从原子与电子层次揭示材料的微观结构与宏观特性之间的构效关系及其物理本质，为新材料及新器件的设计与构筑提供理论依据和新的视角。
该团队近年来先后深入系统地在二维光电材料电子结构及器件性能调控方面取得系列进展。此次在《ACS Nano》发表的成果是继该团队2021年在《Advanced Materials》《Advanced Science》发表高水平论文之后，在二维半导体物理研究领域的又一重要进展。
上述工作受到国家自然科学基金、河南省杰出青年基金、河南省科技攻关等项目的支持。