一維晶體結構材料由于其強的各向異性而引起了廣泛的關注。BaTiS3是一種準1D硫系鈣鈦礦，由于其巨大的光學各向異性，在偏振探測方面具有巨大的潛力。然而，BaTiS3的光電性質及其在偏振光探測器中的直接應用研究較少。


近日，華中科技大學張光祖教授，陳超副教授和李康華博士（共同通訊作者）等首次將準1D BaTiS3引入偏振光探測。

圖1.BaTiS3樣品的生長機理。

圖2.BaTiS3樣品的結構和形貌表征。

該研究采用改進的化學蒸汽輸運工藝成功制備了高質量、厘米級的針狀BaTiS3單晶。BaTiS3單晶具有0.8eV的窄帶隙，n型本征電導率，以及沿c軸超過300cm2V-1s-1的遷移率。然后，制備了Ag/BaTiS3/Ag光導探測器。它顯示出寬的探測波長，從可見光到1550nm，響應率高達≈1.22A W-1。此外，在激勵能量為1.70eV和1.96eV時，偏振光電流具有正交反向性質。這些綜合特性可以促進準1D BaTiS3在近紅外偏振光探測中的應用。

圖3. BaTiS3的光學性質和能帶結構。 關于BaTiS3的未來發展方向，在制備層面上，需要實現可控晶面生長的低溫薄膜外延技術或通過籽晶誘導法實現大尺寸單晶，以實現大面積器件制備與應用；在性能層面，需要探索合適的制備工藝和有效的后處理方法以減少缺陷，進一步抑制光電流，實現高性能BaTiS3紅外探測器；在應用層面，可以探索面向CMOS集成的BaTiS3同質結器或范德華異質外延器件，實現偏振紅外探測應用。

圖4. BaTiS3SCs光電探測器的缺陷表征及光電性能。

圖5. BaTiS3光電探測器的偏振敏感特性。

論文信息：

Strongly Anisotropic Quasi-1D BaTiS3Chalcogenide Perovskite for Near-Infrared Polarized Photodetection

(Adv. Optical Mater., 2022, DOI:10.1002/adom.202201859)

審核編輯 ：李倩