近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院王金忠教授團(tuán)隊構(gòu)筑大面積且高度有序的硫化鉍（Bi₂S₃）薄膜，并探討其多波段探測能力，相關(guān)成果以《具有開放通道且高度有序Bi₂S₃薄膜的表面工程，用于高性能寬光譜光電探測器》（Surface engineering of highly ordered Bi₂S₃ film with open channels toward high-performance broadband photodetection）為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《信息材料》（InfoMat）上。該研究為其他有序薄膜的生長提供了重要理論基礎(chǔ)，揭示了高度有序Bi₂S₃薄膜在構(gòu)建多功能光電器件方面的潛力。 

寬光譜光電探測器由于能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的信號傳輸和信息的可視化呈現(xiàn)，在成像、光通信和遙感等各個應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。具有一維鏈狀結(jié)構(gòu)和各向異性的Bi₂S₃是一種新型的窄帶隙半導(dǎo)體材料，有著較大的載流子遷移率、較高的光吸收系數(shù)、無毒、儲量豐富和成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種有前景的寬光譜光電探測材料。然而，目前已報道的Bi₂S₃光電探測器大都是基于單根納米線或納米帶構(gòu)建的，其制備工藝復(fù)雜并且難以集成，限制了Bi₂S₃半導(dǎo)體材料在大規(guī)模光電子器件中的實際應(yīng)用。

有鑒于此，并考慮到一維納米結(jié)構(gòu)具有直接電荷傳輸途徑、較大的比表面積和縱橫比等優(yōu)點(diǎn)，王金忠團(tuán)隊通過第一性原理計算研究了Bi₂S₃納米帶在云母襯底上生長的有利取向，采用化學(xué)氣相沉積法合成由一維納米帶組成的具有開放通道且高度有序的Bi₂S₃薄膜，并基于該薄膜構(gòu)建了光電探測器。研究結(jié)果表明，該器件展示出優(yōu)異的寬光譜光響應(yīng)（365-940 nm），具有98.51 mA/W的響應(yīng)度，2.03×10¹⁰ Jones的比探測率和良好的長期穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性?；贐i₂S₃薄膜光電探測器良好的寬光譜探測性能及優(yōu)異的長期穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性，該Bi₂S₃薄膜光電探測器被用作傳感像素和信號接收終端，成功實現(xiàn)了“H”“I”和“T”字符的清晰成像以及信息的安全傳輸。

材料科學(xué)與工程學(xué)院高世勇副教授、賀雯助理教授和王金忠教授為論文共同通訊作者，博士研究生容萍為論文第一作者。材料科學(xué)與工程學(xué)院矯淑杰副教授，博士研究生任帥、韓亞潔；哈爾濱師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院李林教授、張明義副教授；深圳校區(qū)助理研究員陳青參與相關(guān)研究工作。

該研究獲國家重點(diǎn)研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金和黑龍江省自然科學(xué)基金資助。