具有广泛应用前景的单层二维材料GeSe2
河南师范大学物理学院夏从新教授带领团队青年教师和中科院半导体所李京波教授团队合作，在Advanced Optical Materials国际期刊发表题为“Direct Wide Bandgap 2D GeSe2 Monolayer toward Anisotropic UV Photodetection”研究工作（10.1002/adom.201900622）。该团队首次实现了单层GeSe2材料的制备，并且制备基于二维材料的短波段偏振光光电探测器。理论计算和实验结果表明：该单层GeSe2表现出各向异性的电学和光学性能，其2.96eV的能隙、高吸收系数和良好的空气稳定性，基于这些优点它非常适合于短波段偏振光探测。此项研究成果有助于提升我国在紫外光电偏振探测领域的技术水平，并对我国紫外通信、紫外成像、导弹预警与追踪、船舶破雾引航等应用提供新的材料选择。该项研究得到了国家自然科学基金，河南师范大学博士启动资金和河南省高校科技创新人才支持计划的资助。
研究背景
自石墨烯成功剥离以来，二维原子层状材料在环境条件下是稳定的，开辟了凝聚态物理的一个新领域。石墨烯和其他二维材料可以利用其极高的载流子迁移率，在未来的纳米电子器件中得到应用。然而，在许多光电子应用中，石墨烯中没有带隙是有问题的。半导体层状金属双卤化物由于其在1-2.4eV范围内的特殊能隙而引起了人们极大的兴趣。
成果速递
多数的半导体层状金属双卤化物都经历了从多层结构的间接带隙材料到单层形式的直接带隙材料的转变，并且在二维极限处表现出强烈的光-物质相互作用。GeSe2具有直接宽禁带的特性，在紫外探测和红外波导方面存在许多潜在的应用前景。
单层GeSe2的场效应晶体管具有p型特性、高响应度、优越的探测性和快速的响应时间，同时在波长调制下还表现出线性二色性的垂直光学反转和偏振光探测。利用能带结构的理论计算和光电性能的测试表明，二维GeSe2是一种极具选择性的偏振敏感紫外检测方法。
图1 单层GeSe2的双端光电探测器的光电性能测试
图2 紫外光电探测器的各向异性测试