科研学术

近日，我校光电科学与工程学院兰长勇副教授、李春教授团队在国际权威期刊《Laser & Photonics Reviews》发表题为“Achieving Infinite Polarization Ratio in Photodetectors Using In-Plane Anisotropic 2D Materials and Back-to-Back Schottky Structures”的研究论文。团队博士生文绍锋为论文第一作者，电子科技大学光电科学与工程学院为论文第一单位，兰长勇副教授、李春教授和香港城市大学Johnny C. Ho教授为论文的共同通讯作者。

光学信号蕴含强度、偏振、波长、相位等多维信息，但传统光电探测器通常仅能实现强度探测。偏振敏感光电探测器作为感知光偏振信息的核心器件，是构建多维光电探测系统的关键基础。传统器件本身不具备偏振敏感特性，需通过额外集成偏振光学元件或在探测器表面构筑精细光学结构实现偏振探测功能，这类方案要么增大了器件整体体积，要么提升了工艺复杂度，严重制约了器件的高度集成化发展。

面内各向异性二维材料因对光吸收具有固有偏振敏感特性，为制备偏振敏感光电探测器提供了理想材料体系。然而，基于这类材料的偏振敏感光电探测器，其偏振比受限于材料本征特性，普遍存在偏振比偏低的问题，极大限制了其在多维光电探测领域的实际应用。为突破这一瓶颈，国内外多个研究团队尝试了多种改进策略，例如引入铁电材料、超表面修饰，或构建正交偏振器件等方式增强偏振比，但这些方法均需额外引入异质材料或依赖多器件协同工作，不仅增加了器件制备难度，还扩大了器件体积，不利于大规模集成应用。因此，开发一种简便高效的二维材料光电探测器偏振比增强方法，对推动多维光电探测技术发展具有重要意义。

针对上述挑战，本研究创新性地提出背靠背肖特基结构设计，利用厚层面内各向异性二维材料中上下层耗尽区可通过偏置电压调控的独特效应，成功制备出偏振比可调的偏振敏感光电探测器。该探测器可随偏置电压变化在单极性响应区与双极性响应区间切换，在两区转换的临界电压处，理论偏振比可达到无穷大。研究团队选用两种不同的面内各向异性二维材料开展实验验证，实验结果与理论预测高度吻合。受测试设备性能限制，实验中未达到理论上的无穷大偏振比，其中基于ReSe₂的器件在638 nm波长下偏振比达到2.89×10⁴，基于PdPSe的器件在1064 nm波长下偏振比达到300。这种结构简洁、偏振比可调的偏振敏感光电探测器，为研发高效紧凑的多维光电探测系统奠定了重要基础。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202502842