馭光而來-基于二硒化錫原子層的高性能光電探測器
棲息于大地，三樣東西我們賴以生存：空氣、水和光。較之空氣與水，可見但無形的光讓人沉迷已久：若輕波若微粒，即纖弱又強大，縱單純亦多彩。如何才能揭開她迷人的面紗，光電探測器應運而生。光本身輕舞飛揚，捉摸不定，但是卻借助她與物質的相互作用，可以將微妙的光信號轉換為易于識別的電信號，并施以調控。從漣漪般的波動到單光子捕捉，無論弱如螢火還是強如Ｘ射線爆，也不管單色如激光亦或寬廣如太陽光譜，光電探測器已廣泛應用于射線探測、工業(yè)自動化控制、導彈制導、紅外熱成像以及紅外遙感等。
回到我們腳下的大地，她本身是實在的物質，以各種元素組成。而數千年來，人類文明的發(fā)展總是伴隨著新材料的發(fā)現。隨著科學儀器的進步，各種令人驚嘆的人工材料層出不窮。最近，層狀的兩維材料掀起材料研究的熱潮。本質上說，原子層的二維材料（單層或者數層，厚度在若干納米到少于一納米），如石墨烯、氮化硼，過渡金屬二硫屬化合物（TMD）等，都屬于人工材料，因為他們中的絕大多數都難以在自然界單獨存在。但是，由于其層數（或者厚度）的可控性，以及奇異的物理性質，近年來，這類材料廣為人們所青睞。其中，很多二維材料具備優(yōu)異的光電性能，被廣泛應用于光電探測器。
新加坡南洋理工大學材料學院劉政課題組應用化學氣相沉積法合成出了一種新型兩維材料：二硒化錫（SnSe2），并對它的特性進行了詳細的闡述。不同于目前廣泛研究的2H相的二維材料比如MoS2，他們合成出來的材料表現出1T相，并且與大數金屬性的1T相二維材料不同，1T相SnSe2具有半導體性質。利用機械剝離可以將單晶SnSe2制作成原子層厚的SnSe2，并且進一步加工成場效應晶體管（FET）和光電探測器。測試表明，其中雙層SnSe2晶體管具有大約4 cm2V-1s-1 的電子遷移率和大于103的開關比，最令人興奮的是它的光電探測器表現出了大約2毫秒的室溫響應時間，這讓SnSe2躋身于最快光響應的二維材料之一。值得說明的是，實驗測量得到的2毫秒的室溫響應時間已經達到測量儀器的分辨下限，SnSe2的本征光光響應時間極有可能低至微秒級別。此外，包括SnSe2本身，硒化錫家族本身包含三種層狀異質溶融相。所以，這個體系還有很大潛力有待挖掘。
我們相信，此項研究將會為基于1T二維材料的光電研究打開了一扇窗戶，并為基于原子層二維材料的光電相互作用提供新的思路。這些馭光而來的材料，將為會紛繁妙曼的光與材料之舞譜寫下新的音符。
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