用于高性能紫外光电检测的二维超薄亚稳态γ-Bi2O3薄片的外延生长
紫外光电探测在各个领域，例如导弹追踪，火焰探测，化学分析等方面都有十分重要的应用。近年来，二维材料例如过渡金属硫族化合物，黑磷，氮化硼等，由于其优异的电学，光学以及机械性能，显示了在高性能光电探测方向的应用前景。此外，得益于其二维平面的结构，二维材料与传统的微纳加工技术高度兼容，未来在各类实际应用中也是理想的候选者。但大多数二维材料的带隙约在1.0-2.0 eV，极大的限制了其在紫外光电探测方向的应用。发展新型二维宽带隙的半导体对于高性能的紫外光电探测十分必要。氧化铋由于具有宽带隙，良好的光吸收能力，环境稳定，储量丰富，无毒等特性，在高性能紫外光电探测方向的巨大潜力。但是由于其非层状的结构以及多相的特点，可控合成二维氧化铋单晶方面仍然面临着很大的挑战。
针对这一问题，华中科技大学新材料与器件研究中心翟天佑教授课题组报道了一种使用范德华外延法生长二维超薄的γ-Bi2O3纳米片的策略，并系统研究了基于该纳米片的紫外光电探测性能。
在本工作中，作者首先通过范德华外延生长法，使用金属铋和氧气为反应源，在云母片上得到了超薄的二维γ-Bi2O3纳米片。之后通过XRD, AFM, XPS, TEM，SHG，拉曼光谱，光吸收谱等方法对制备的二维γ-Bi2O3纳米片进行了表征。结果表明，所合成的二维γ-Bi2O3纳米片为单晶，结晶性高，沿着（111）面生长。其厚度可薄至3.6 nm，尺寸可达50 μm。带隙随厚度可调，最大光学带隙可达3.4 eV，这也为高性能紫外光电探测提供了基础。进一步地，作者构建了基于该二维γ-Bi2O3纳米片的光电探测器，测试结果显示出其优异的紫外光探性能，其响应度达到64.5A/W, 探测度高达1013 Jones, 响应速度为290 μs/870 μs，有潜力作为下一代高性能的紫外光电元件。
华中科技大学材料科学与工程学院博士后吴洁为第一作者，李渊教授和翟天佑教授为共同通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金（21825103，51727809），中国博士后科学基金（2021M691108），湖北省自然科学基金（2019CFA002），中央高校基本科研业务费（2019kfyXMBZ018，2020kfyXJJS050）的支持。
