鑽石舞台

創新點：本研究在單（110）ZnO:B基底上，成功製備了具有單（002）擇優取向且垂直於基底排列的Sb2Se3納米棒陣列。在該結構中，(Sb4Se6)n納米帶與Sb2Se3納米柱的生長方向一致，使其具有優異的載流子縱向傳輸能力。所製備的ZnO:B/Sb2Se3納米棒陣列異質光電探測器，在可見-近紅外光譜範圍內均表現出了優異的探測性能，最後對其理論極限進行了預測。

關鍵詞：Advanced Optical Materials，硒化銻，異質結結構，光電響應，自供能光電探測器

寬光譜光電探測器在機器視覺和模式識別等先進技術中均有應用，這些技術的發展都將促進窄帶隙光電材料的研究。其中，硒化銻（Sb2Se3）因優異的光學、電學和化學性質而備受關注。具有異質結結構的Sb2Se3光電探測器可以通過內建電勢有效驅動載流子的分離，使得光電探測器擁有自供能能力。然而，在n型基底上製備出規則有序的Sb2Se3微納米結構仍然存在較大的挑戰。

東北電力大學的曹宇-周靜教授團隊、濟南大學逄金波-劉宏教授團隊和浙江海洋大學於曉明博士團隊針對Sb2Se3納米棒陣列的製備展開了相關研究，他們採用近空間升華技術，在單（110）ZnO:B基底上成功製備了單（002）擇優的Sb2Se3納米棒陣列，形成ZnO:B/Sb2Se3納米棒陣列異質結結構。並將其應用在光電探測器中，表現出了優異的寬光譜探測性能。相關結果發表在Advanced Optical Materials上。

在本次工作中，作者們應用單（110）ZnO:B薄膜作為生長基底，採用近空間升華技術製備出Sb2Se3有源層。通過掃描電鏡表徵了異質結結構的橫截面形態，觀察到了垂直排列的Sb2Se3納米棒陣列。利用X射線衍射儀、透射電鏡確認了Sb2Se3納米棒具有單（002）取向特徵。分析Sb2Se3納米棒的生長機理，認為具有單（110）取向ZnO:B薄膜的非極性表面是Sb2Se3形成沿（002）單擇優取向生長成納米棒陣列的主要原因。

隨後製備了ZnO:B/Sb2Se3納米棒陣列異質結光電探測器，該器件展現出從460 nm到930 nm寬光譜範圍的優異探測性能。ZnO:B/Sb2Se3異質結所形成的內建電勢也使得光電探測器獲得了自供能能力。基於(Sb4Se6)n納米帶與Sb2Se3納米柱的生長方向一致的特徵使得器件具有優異的載流子縱向傳輸能力。器件在0 V偏壓、625 nm測試光下，獲得了939的開關比、172.8 mA W−1的響應度和2.25×1011 Jones的比探測率。最後通過模擬仿真預測了ZnO:B/Sb2Se3異質結器件的理論極限（2.36×109的開關比，216.7 mA W−1的響應度，3.99 × 1014 Jones的比探測率）。此項研究成果為Sb2Se3微結構的精確控制以及自供能Sb2Se3光電探測器的優化製備提供了指導。