摘要：长春应化所金永东课题组利用简单的界面组装方法成功构建了纳米级大面积的二维材料薄膜，并以此为基础进一步制备Ti₃C₂T_x/ZnIn₂S₄异质结高性能光电检测器

关键词：Advanced Science, Ti₃C₂T_x, 二维材料, 光电探测器, 长春应用化学研究所

光电探测器是将光信号转换成电流的一类重要光电器件，在现代技术中具有广泛而关键的应用。二维（2D）材料，如石墨烯，黑磷（BP），氮化硼，过渡金属二硫族化合物（TMDs），过渡金属碳化物（MXene）等由于其非凡的电学、光学、物理化学性质和机械性能成为电子领域应用的优异材料。在这些二维材料当中，得益于其表面上丰富的末端基团，MXene材料获得了可调谐的功能特性(电学、光学、带隙、功函数等)和亲水性表面，这使其可以被用于创建纳米厚的二维纳米膜并用于各种应用，如透明电极、电磁干扰屏蔽、电子设备、传感器等。作为MXene家族的代表材料之一，Ti₃C₂T_x由于有限的吸光度、较大的散射系数和金属导电性，对光信号几乎没有光电流响应，且暗电流极高，严重阻碍了其在光电探测器中的实际应用。Ti₃C₂T_x与不同的半导体结合形成异质结是最大化MXene优势及提高光电探测器性能的有效策略。

长春应化所金永东课题组通过在水/正己烷界面组装液体剥离的Ti₃C₂T_x和ZnIn₂S₄纳米片，成功制备了大规模、纳米厚度的Ti₃C₂T_x和ZnIn₂S₄薄膜，并进一步构建成多层异质结Ti₃C₂T_x/ZnIn₂S₄光电探测器。利用Ti₃C₂T_x和ZnIn₂S₄异质结构之间的协同作用，制备的Ti₃C₂T_x/ZnIn₂S₄异质结构光电探测器具有良好的光电特性，良好的光响应1.04 mA W⁻¹，优异的检测率1×10¹¹ Jones和大的开关比10⁵，性能超过了大多数其他液体剥离二维材料的同类光电探测器。ZnIn₂S₄的存在显著提高了器件的光捕获能力，产生了更多的载流子;而Ti₃C₂T_x优越的电学性能显著加速了光生载流子的分离和传输。

该器件在低成本、可靠和高性能光电探测器方面具有广阔的应用潜力。此外，我们的界面组装策略还提供了一种可行和有前景的方法，可以生产高质量的少层二维材料薄膜，用于不同的应用，而不需要专门的仪器。

研究者相信，此项研究将会为基于液相剥离的二维材料的光电研究和设计新型的基于Ti₃C₂T_x光电检测器提供新的思路，并进一步促进低成本、可靠和高性能光电探测器的发展。

文章来源： AdvancedScienceNews微信公众号