【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近年來，中國科學院重慶綠色智能技術研究院量子信息技術中心石軒副研究員與南華大學趙洪泉教授在二維材料與量子調(diào)控領域取得多項創(chuàng)新成果，相關研究成果分別發(fā)表于《Research》《ACS Applied Materials & Interfaces》《Advanced Optical Materials》等國際權威期刊，團隊通過創(chuàng)新?lián)诫s技術和異質(zhì)結(jié)設計，成功提升了二維材料的光響應性能，為下一代光電器件與量子技術奠定了堅實基礎。
團隊長期致力于固態(tài)量子系統(tǒng)的相干調(diào)控研究，在二維材料制備與器件集成方面成果顯著。團隊通過理論與實驗結(jié)合，創(chuàng)新性地提出了基于過渡金屬硫族化合物(如 WS?、GeSe)的異質(zhì)結(jié)設計方案。例如，在 Er 摻雜 WS?材料中，團隊發(fā)現(xiàn)高濃度摻雜可有效抑制鎢空位形成，顯著提升材料的光吸收效率與載流子遷移率，為高性能光探測器的開發(fā)奠定了材料基礎，相關成果發(fā)表于《Research》。此外，團隊還在GeSe場效應晶體管中實現(xiàn)了寬帶光響應，其響應速度與靈敏度達到國際先進水平(ACS Applied Materials & Interfaces, 2019)。
圖1 高濃度摻雜的WS2(Er)二維材料、GeSe場效應晶體管及GeSe/WS2(Er)薄膜范德華異質(zhì)結(jié)器件
團隊聚焦二維狄拉克半導體材料的光電子學研究，在異質(zhì)結(jié)界面調(diào)控與器件性能優(yōu)化方面取得突破。團隊設計的 WS?(Yb)/Te混合維范德華異質(zhì)結(jié)，通過界面能帶工程實現(xiàn)了高效的光電轉(zhuǎn)換，相關成果發(fā)表于《Advanced Optical Materials》(2024)。此外，團隊還通過稀土元素摻雜策略，成功調(diào)控了WS?/WSe?異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構與發(fā)光特性，其器件在近紅外波段的響應度提升數(shù)倍(Materials Today Chemistry, 2024)。這些成果為光通信、光計算等領域提供了關鍵技術支撐。
圖2 基于高濃度稀土摻雜WS2二維材料的各類異質(zhì)結(jié)器件
團隊長期注重產(chǎn)學研合作，其研發(fā)的高性能光電探測器與量子調(diào)控技術已與多家企業(yè)展開合作。例如，團隊開發(fā)的基于Er³?/Yb³?共摻雜WS?的超靈敏光電探測器，在弱光探測領域展現(xiàn)出優(yōu)異性能，有望應用于生物醫(yī)學成像與環(huán)境監(jiān)測。此外，團隊參與的重慶市自然科學基金項目“量子體系熒光共振能量轉(zhuǎn)移的研究與應用”，正探索量子技術在生物傳感與醫(yī)療診斷中的創(chuàng)新應用。
圖3 基于Er³?/Yb³?共摻雜WS?的超靈敏光電探測器
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