IF 27.4！表面辅助钝化生长二维超薄β-Bi2O3晶体用于高性能偏振敏感光电探测器

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二维非层状材料（NLMs）因其独特的表面结构和广阔的应用前景而受到广泛关注。然而，由于本征各向同性化学键导致的强原子间作用力，直接合成超薄且大面积的二维NLMs仍然是一个巨大的挑战。本文设计了一种表面辅助钝化生长策略，成功合成了超薄且大尺寸的β-Bi2O3晶体，其厚度可达到0.77纳米，横向尺寸可达163微米。这些结果主要归因于硒（Se）原子与β-Bi2O3表面未饱和铋（Bi）原子的键合作用，导致表面钝化并促进了超薄β-Bi2O3的形成。值得注意的是，基于β-Bi2O3片层的光电探测器展现出71.91 A W−1的高光响应度、6.09 × 10^13 Jones的优秀探测率、2.4 × 10^4%的卓越外量子效率、显著的各向异性光探测能力以及在365 nm下出色的紫外成像能力。此项工作为二维超薄NLMs的合成提供了新思路，并推动了其在多功能光电应用中的发展。

创新点：

1. 提出了通过表面钝化促进超薄二维非层状材料（NLMs）生长的新方法，有效克服了传统合成方法中的技术难题，成功合成出大尺寸超薄β-Bi2O3晶体。

2. 基于β-Bi2O3片层的光电探测器展现出卓越的光响应度、探测率、外量子效率及各向异性光探测能力，为高性能光电探测器的设计提供了新的方向。

3. 该研究表明超薄β-Bi2O3材料不仅在光电探测方面表现出色，还具备了紫外成像等多种潜在应用，为未来的光电子器件发展提供了新思路。

对科研工作的启发：

1. 表面辅助钝化生长策略强调了表面结构调控在超薄材料合成中的重要性，启发了对其他二维材料表面钝化处理方法的研究，推动了二维材料的定制化设计。

2. 该研究展示了二维非层状材料在光电探测器领域的巨大潜力，启发了非传统二维材料在其他光电子学领域的应用，如光催化、传感器和太阳能电池等。

3. 通过控制材料的厚度、尺寸和表面钝化等，能够显著提高材料的光电性能，为未来高性能光电探测器和其他光电器件的设计提供了理论和实践指导。

4. 研究中指出了超薄β-Bi2O3在多个光电领域的应用潜力，为新型光电器件的多功能化提供了新思路。

思路延伸：

1. 可以进一步探索不同表面钝化方法对其他二维非层状材料性能的影响，推动新型材料的开发。

2. 将超薄β-Bi2O3与其他材料（如二维材料、量子点等）复合，开发多功能光电器件，提升器件的集成度和性能。

3. 除了紫外光探测，进一步研究该材料在可见光和红外光探测方面的应用，拓宽其在光电领域的应用前景。

4. 进一步研究表面辅助钝化生长策略在其他二维非层状材料中的应用，探索其大面积合成与工业化应用的可能性，推动新型光电器件的广泛应用。

Surface‐Assisted Passivation Growth of 2D Ultrathin β‐Bi2O3 Crystals for High‐Performance Polarization‐Sensitive Photodetectors

Adv. Mater. (IF 27.4)

Pub Date  : 2024-12-02

DOI : 10.1002/adma.202410163

Yang Guo, Qing Zhang, Zebin Ren, Lin Li, Weijie Ma, Xianfeng Shen, Jichen Dong, Rongjin Li, Dechao Geng, Wenping Hu

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