基于二维过渡金属二硫属化物(TMDs)材料的范德华(vdW)异质结引起了研究人员的关注，以期对新兴的物理现象和多样化的纳米光电子器件进行基础研究。

近日，华南理工大学Wenliang Wang，Guoqiang Li报道了成功地在二维TMD(MoS₂、WS₂和MoSe₂片)及其vdW异质结上生长了一维GaN纳米棒阵列(NRAs)，用于自供电光电探测器。二维MoS₂、WS₂和MoSe₂材料是具有代表性的TMD材料，在光电子学中的应用得到了广泛的研究。TMDs具有六方面内晶格排列和较弱的层间键，可以缓解GaN与异质外延衬底之间严格的晶格失配。

文章要点

1）研究人员在TMDs-on-Si衬底上外延生长了垂直排列的GaN NRAs，并用各种技术系统地揭示了这一点。此外，计算了GaN NRAs在TMDs区和Si区的QvdWE的一般分布，以弄清TMDs上GaN NRAs的形成机制。而原子锐化GaN/TMDs/Si异质界面的结构特性揭示了其一维/二维vdW异质界面相互作用。

2）所制备的垂直GaN NRAs/TMDs vdW异质结光电探测器在零偏压自供电检测模式下表现出优异的光伏响应性能，这是基于实验和理论分析得到的能够有效分离光生载流子的II类能带排列的结果。

3）基于GaN NRAs/MoS₂的光电探测器在所有TMDs中表现出最好的性能，其竞争光响应率为10.1 A W⁻¹，光探测率为2.3×10¹³ Jones，同时响应速度快，上升/衰减时间为0.5/4.2 ms。

这项工作突出了1D/2D集成vdW异质结系统在发展自供电光电子器件方面的科学价值和应用优势。

参考文献

Yulin Zheng, et al, Vertical 1D/2D Heterojunction Architectures for Self-Powered Photodetection Application: GaN Nanorods Grown on Transition Metal Dichalcogenides, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c09791

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09791