准一维BaTiS3单晶近红外偏振光探测器

一维晶体结构材料由于其强的各向异性而引起了广泛的关注。BaTiS3是一种准1D硫系钙钛矿，由于其巨大的光学各向异性，在偏振探测方面具有巨大的潜力。然而，BaTiS3的光电性质及其在偏振光探测器中的直接应用研究较少。


       近日，华中科技大学张光祖教授，陈超副教授和李康华博士（共同通讯作者）等首次将准1D BaTiS3引入偏振光探测。

 

图1. BaTiS3样品的生长机理。

图2. BaTiS3样品的结构和形貌表征。

该研究采用改进的化学蒸汽输运工艺成功制备了高质量、厘米级的针状BaTiS3单晶。BaTiS3单晶具有0.8eV的窄带隙，n型本征电导率，以及沿c轴超过300cm2V-1s-1的迁移率。然后，制备了Ag/BaTiS3/Ag光导探测器。它显示出宽的探测波长，从可见光到1550nm，响应率高达≈1.22A W-1。此外，在激励能量为1.70eV和1.96eV时，偏振光电流具有正交反向性质。这些综合特性可以促进准1D BaTiS3在近红外偏振光探测中的应用。

图3. BaTiS3的光学性质和能带结构。 关于BaTiS3的未来发展方向，在制备层面上，需要实现可控晶面生长的低温薄膜外延技术或通过籽晶诱导法实现大尺寸单晶，以实现大面积器件制备与应用；在性能层面，需要探索合适的制备工艺和有效的后处理方法以减少缺陷，进一步抑制光电流，实现高性能BaTiS3红外探测器；在应用层面，可以探索面向CMOS集成的BaTiS3同质结器或范德华异质外延器件，实现偏振红外探测应用。

图4. BaTiS3 SCs光电探测器的缺陷表征及光电性能。

图5. BaTiS3光电探测器的偏振敏感特性。

论文信息：

Strongly Anisotropic Quasi-1D BaTiS3 Chalcogenide Perovskite for Near-Infrared Polarized Photodetection

(Adv. Optical Mater., 2022, DOI:10.1002/adom.202201859)  

审核编辑 ：李倩