中大新聞網訊（通訊員袁湛楠）負光電導（Negative Photoconductive, NPC）響應在光電探測、光電切換和光電存儲等方面具有廣闊的應用前景，是發展多功能片上集成光電子器件的重要基礎。當前，大多數光電子探測器件都是以正光電導（Positive Photoconductive, PPC）響應為機理運行的，這極大地限制了多功能集成光電子器件的發展。因此，開發高負光電響應的光電子探測器件是該領域的研究熱點和難點。基于此，于鵬副教授、楊國偉教授團隊提出了通過縮短載流子傳輸通道長度提高器件光電性能的策略，組裝出了短通道的多層石墨烯/CuBiP2Se6/多層石墨烯（MLG/CBPS/MLG）基全垂直范德華異質結光電子晶體管。該器件的光電響應度對比水平器件的光響應度提高了三個數量級（Advanced Materials, 2023, 35, 2209995）。
有鑒于此，該團隊將此策略應用到新光電子器件的制備上，組裝出了全范德瓦爾斯石墨烯/AgBiP2Se6/石墨烯垂直異質結光電子探測器，并通過應用高偏置電壓引入缺陷態（trap state）的方式，在國際上率先實現了高負光電導響應的光電子探測器件，器件負光電響應度達到了創紀錄的4.9 × 105 A/W。同時，該器件還表現出了優異的綜合光電性能，包括1.3 × 108 %的高外量子效率（EQE）和 3.60 × 1012 Jones的高光電探測率。該工作中提出的縮短載流子傳輸通道長度與高偏壓誘導缺陷態策略，將為設計實用性高負光電導探測器件指明道路，有望應用于多功能光電集成芯片設計中。
相關成果以“Giant Negative Photoresponse in van der Waals Graphene/AgBiP2Se6 /Graphene Trilayer Heterostructures”為題發表在國際材料頂級期刊Advanced Materials上（Advanced Materials, 2024, DOI:10.1002/adma.202312541），第一作者為何偉（材料科學與工程學院2020級碩士研究生）和伍棟（材料科學與工程學院2021級碩士研究生），通訊作者為于鵬副教授。材料科學與工程學院為論文唯一完成單位。楊國偉教授對本工作的完成給予了重要的指導。該研究工作受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金以及光電材料與技術國家重點實驗室重點培育基金的大力支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202312541
