Ziming Wang#, Peng Luo#, Bing Han, Xiang Zhang, Shuqi Zhao, Shilei Wang, Xiaohua Chen, Limei Wei, Sijie Yang, Xing Zhou, Shanpeng Wang*, Xutang Tao*, Tianyou Zhai*, Strong In-Plane Anisotropic SiP2 as a New IV-V 2D Semiconductor for Polarized Photodetection, ACS Nano 2021, accepted.
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c08892.
具有面内各项异性的二维材料在偏振脉冲发生器、偏振成像和偏振光电探测器等多功能器件中的具有广泛的应用前途，是目前研究的热点方向。其中黑磷(BP)作为典型的面内各项异性的材料，具有高载流子迁移率、优异的光吸收、可调带隙、大的各向异性以等特点。但是，由于磷原子上存在孤对电子，导致BP的环境稳定性很差，限制了BP的进一步应用。因此探索具有面内各向异性新型二维材料对于研究新的物理现象和开发新的功能至关重要。
近年来，一系列具有大的各向异性、可调带隙、优异的光吸收和良好的环境稳定性的新型IV-V族化合物被连续报道。二维SiP2是由Si原子与P原子通过sp3杂化结合形成的新型二维IV-V族化合物。由于磷原子中孤对电子被部分占据, 二维SiP2具有良好的空气稳定性。此外，低对称性的正交结构赋予SiP2本征面内各向异性的特点，因此二维SiP2是电子和光电子器件的理想材料。然而，目前仍然缺乏对于二维SiP2的基本光学和光电子性质的实验报道，更不用说是其在偏振光电应用的研究。
有鉴于此，近日，山东大学陶绪堂教授、王善朋教授和华中科技大学翟天佑教授（共同通讯作者）等合作报道一种具有低对称结构的新型面内各向异性材料2D SiP2。该文系统地研究了二维SiP2的各向异性电子带结构、声子振动，光电等物理特性。基于二维SiP2的光电探测器展现了高的探测率(1012 jones)、大的光开/关比(103)、低的暗电流(10-13A)和快速响应时间(3 ms)。更重要的是，基于二维SiP2的本征线性二向色性，实现了具有高达2的各向异性比的偏振敏感光电探测器。这些结果表明了二维SiP2在未来偏振电子和光电子器件中具有潜在的应用价值。
