近日，中國科學院上海技術(shù)物理研究所黃志明和褚君浩團隊，利用電磁誘導勢阱（EIW）效應和激子絕緣體（EI）相變實現(xiàn)了針對室溫條件優(yōu)化的光電響應極值，在太赫茲波段表現(xiàn)出相較傳統(tǒng)商用高萊管探測器比探測率數(shù)量級提升的室溫高性能響應。通過激子絕緣體相變與能帶工程的協(xié)同調(diào)控，為開發(fā)室溫高性能光電探測器提供了全新范式。

　　室溫光電探測在成像、量子信息、通信和可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域展現(xiàn)出應用前景。在探測技術(shù)發(fā)展過程中，具有相變特性的材料是探測器研究的核心。針對室溫條件優(yōu)化的高靈敏度光電探測技術(shù)研究，對推動室溫光電子技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

　　該團隊通過變溫拉曼光譜表征EI相變下Ta2NiSe5的晶格畸變和變溫電學研究，得到Ta2NiSe5在相變溫度326 K后電阻溫度系數(shù)α值從-1.3%至-2.5%的突變。變溫霍爾表征進一步展現(xiàn)了Ta2NiSe5由于激子凝聚作用在相變后的載流子濃度快速下降和遷移率的快速上升。團隊對器件的變溫光電響應特性展開研究，利用EIW效應和EI相變下的輸運性質(zhì)突變，實現(xiàn)了與理論推導相吻合的太赫茲波段不尋常的室溫極值光電響應。進一步，團隊通過對器件變溫噪聲和變溫響應時間的研究，確定了室溫為器件的最佳工作區(qū)間。這證明了Ta2NiSe5是頗具潛力的室溫高靈敏探測候選材料。

　　進一步，該團隊搭建了基于Ta2NiSe5和WS2的Type I異質(zhì)結(jié)，在降低暗電流的同時提升了器件的柵極調(diào)控能力。異質(zhì)結(jié)器件在可見及紅外波長表現(xiàn)出明顯的光伏效應，在太赫茲波段實現(xiàn)了EIW效應和結(jié)效應協(xié)同作用下的光電響應。在太赫茲波段，Ta2NiSe5基探測器室溫響應率、電子學帶寬和D*均優(yōu)于商用器件和已報道的二維材料的太赫茲探測器。在可見光到紅外波長，Ta2NiSe5基探測器的室溫響應率優(yōu)于商用紅外探測器和已報道的二維材料探測器，且其室溫電子學帶寬相較多數(shù)已報道的二維材料探測器有顯著提升。同時，與已報道的Ta2NiSe5和WS2基二維材料探測器相比，探測器的室溫D*實現(xiàn)了1至2個數(shù)量級的進步，可媲美商用探測器的室溫性能。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《光：科學與應用》（Light: Science & Applications）上。