MXene具有精彩的电子和光学特征，，这使它们能够在光电器件中施展富厚的作用，，例如作为透明电极、、、肖特基接触、、、光吸收体和等离子体质料等。。并且MXene质料可以通过旋涂，，滴涂，，喷涂，，喷墨印刷等要领举行溶液加工，，有望实现大规模、、、低本钱光电器件制造。。

通过修建MXene/体半导体范德华异质结是构建高性能光电探测器的有用要领。。MXene可以和种种体半导体质料兼容，，在制造异质结时无需像通例异质外延法那样思量晶格失配条件。。可是，，受限于体质料高密度外貌态，，这导致范德华异质结光电探测器暗态泄电流大，，响应度和探测率低，，限制了着实际应用。。

克日，，壹号娱乐APP宋伟东博士和复旦大学方晓生教授相助在国际着名期刊Small上揭晓一篇问题为Interface Engineering Ti³C² MXene/Silicon Self-powered Photodetectors with High Responsivity and Detectivity for Weak Light Applications的研究论文，，报道了一种通过浅易的化学溶液生长界面SiO^x层改善界面质量的要领，，发明该要领可同时抑制Ti³C²MXene/Si光电探测器暗电流和改善光响应。。该探测器在自驱动模式下，，具有超高的比探测率（2.03×10₁₃ Jones）和响应度（402 mA W_-1）。。同时，，该探测器光暗比凌驾10₆，，外量子效率峰值可抵达60.3%。。

图1. Ti³C²质料微观形貌、、、XRD、、、UPS和光学特征。。（a）剥离的Ti³C²纳米片和（b）Ti³C²纳米片喷涂沉积在硅上制备的薄膜SEM图。。Ti³C²纳米膜（c）XRD、、、（d）UPS和（e）UV-Vis测试。。

图2. 通过界面调控改善Ti³C²/Si光电探测器的光电特征。。（a）Ti³C²/界面SiO^x层/Si光电探测器示意图。。（b）化学溶液生长界面SiO^x层前后异质结能带结构。。（c）差别界面的Ti³C²/Si光电探测器光、、、暗I-V曲线。。（d）在0V偏压下，，Ti³C²/界面生长SiO^x层/Si光电探测器暗电流测试。。

图3. Ti³C²/界面生长SiO^x层/Si探测器光电性能。。（a）光电流和外量子效率。。（b）响应度和比探测率谱。。（c）差别波长下开关测试。。（d）调制频率为1Hz和100Hz下的NEP谱。。

图4. 波长为900nm在差别光照强度下（a）I-V和（b）I-T曲线。。（c）短路电流和开路电压随光功率的转变曲线。。（d）响应度和比探测率随光功率的转变曲线。。（e）响应度和比探测率与文献报道和商用探测器比照。。

图5. 器件响应速率测试。。

图6. 用有机硅胶封装器件后的光电性能。。封装器件光暗（a）I-V和（b）I-T曲线。。（c）外量子效率和响应度谱。。（d）比探测率谱。。

使用化学溶液再生长界面氧化层提高Si界面质量，，同时改善了自供电Ti³C²MXene/Si异质结光电探测器光响应和暗态泄电问题。。与没有界面SiO^x层的器件相比，，暗电流镌汰了一个数目级；；；与自然生长界面氧化层的器件比，，光电流提升了两个数目级。。刷新的光电探测用具有很高的光电探测性能，，获得了包括2.03×10₁₃ Jones的超高比探测率和零偏压下的402 mA W_-1的高响应度，，并且该性能不会随着光功率的增添而显着下降。。别的，，该探测器信噪比高，，光开/关比凌驾10₆，，外量子效率峰值抵达60.3％，，上升/下降时间为0.14/1.6 ms。。为了将Ti³C² MXene与周围情形隔离并使光电探测器稳固事情，，接纳有机硅封装的器件仍坚持高性能，，如外量子效率为54％，，比探测率为2.09×10₁₃ Jones。。这种界面刷新要领证实晰开发基于硅的弱光信号光电探测器的可能性。。并且，，接纳浅易的溶液处理工艺制备Ti³C² MXene/Si异质结光电探测器有望实现大规模、、、低本钱和高集成度制造。。

【作者简介】

宋伟东博士，，壹号娱乐APP应用物理与质料学院高条理引进人才，，复旦大学会见学者。。主要研究偏向为
：半导体光电质料和器件。。近年来，，在高水平期刊Adv. Mater., Nano Energy, Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, ACSPhotonics, J. Mater. Chem. C等揭晓学术论文20余篇。。