偏振光電探測在近場成像、遙感、光學開關、高分辨探測和通信等領域具有廣闊的應用前景。近年來，二維有機無機雜化鈣鈦礦材料因其獨特的結構各向異性和優(yōu)異的半導體性能，在偏振光電探測方面展現出潛力。然而，受其光學各項異性的限制，在二維有機無機雜化鈣鈦礦材料中實現高偏振特性的光探測仍具有挑戰(zhàn)性。

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室“無機光電功能晶體材料”研究員羅軍華團隊通過發(fā)展一種“異質結構筑”策略，設計并生長出一類新型的二維/三維雜化鈣鈦礦異質結晶體(4-AMP)(MA)2Pb3Br10/MAPbBr3（MA=甲胺；4-AMP=4-氨甲基哌啶），并首次將該材料體系應用于偏振光電探測的研究。研究發(fā)現，由于(4-AMP)(MA)2Pb3Br10與MAPbBr3兩相間的電荷轉移，在異質結晶體界面處產生了強內建電場。在此內建電場的驅動下，該異質結晶體表現出高效偏振光電探測性能，其偏振比高達~17。此偏振比超過了依賴結構各項異性的二維純相無機有機雜化鈣鈦礦材料（~2）。異質結的內建電場可抑制載流子的復合，為載流子分離/傳輸提供了有效的驅動力，是獲得高偏振靈敏度的主要原因。此外，該單晶異質結偏振光電探測器還具有大的光暗電流開關比（~10⁵）和高探測率（~10¹⁰）。

2D/3D雜化半導體異質結實現高偏振比光探測

上述結果說明，該“異質結構筑”策略取得了1+1＞2的效果，為設計高偏振特性的光電探測材料開辟了新途徑，同時進一步拓展了無機有機雜化鐵電材料在智能光電器件中的應用。相關研究成果發(fā)表在《國家科學評論》（Natl. Sci. Rev. 2021）上，中國科學院大學博士研究生張馨元為論文第一作者。研究工作獲得國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院基礎前沿0-1原始創(chuàng)新項目和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等的資助。

論文鏈接：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwab044/6174021