本文介绍了一种新型混合维度异质结光电二极管，由一维Te纳米线与二维WS2组成。该二极管具有高整流比、大电流开关比和高光敏性等关键性能。研究通过能带工程实现了这些性能，并展示了该设备在光电探测和成像应用中的潜力。
光二极管在光电子学领域中的核心组件，其性能直接影响光电转换效率。随着二维范德瓦尔斯（vdW）异质结构的兴起，科学家们探索了新型光二极管设计。这些基于vdW异质结构的光二极管展现出优异的整流行为和低暗电流，在高信噪比的光电探测中发挥作用。
松山湖材料实验室的林生晃研究员团队通过精准能带设计与全范德华异质集成技术，成功制备了1D Te-2D WS2范德华异质结。这种结构有效地促进了光生电荷的分离、传输和收集，实现了高效率的光电转换，并展现出超低暗电流、超高整流比和开关比以及快速响应速度。
文章详细介绍了这种新型光电二极管的制备过程、工作原理和性能特点。实验结果显示，该设备在室温下具有高探测率、快速响应时间和宽波长响应。这项工作有望推动混合维度设计和能带工程在vdW异质结中的进一步研究。
文章提供了文献信息以及文章链接，方便读者进一步了解相关研究和获取更多资料。
为了方便各位同学交流学习，解决讨论问题，我们建立了一些微信群，作为互助交流的平台。
2.告知:姓名-课题组-研究方向，由编辑审核后邀请至对应交流群(生长，物性，器件)；
欢迎投稿欢迎课题组投递中文宣传稿，免费宣传成果，发布招聘广告，具体联系人：13162018291（微信同号）
研究背景：
在光电子学领域，光二极管作为核心组件，其性能直接影响到光电转换效率。随着二维范德瓦尔斯（vdW）异质结构的兴起，科学家们发现了一种新型的光二极管设计，这种结构不仅继承了传统p-n结的单向导电性，而且在结构上实现了原子级薄度，显著提升了光敏性和响应速度。这些基于vdW异质结构的光二极管，因其独特的电子和光学特性，展现出了优异的整流行为和低暗电流，从而在高信噪比的光电探测中发挥着重要作用。
特别地，一维（1D）与二维（2D）材料的结合形成的混合维度异质结，为光电子器件的设计提供了新的思路。这种结构不仅继承了2D/2D范德瓦尔斯异质结的独特物理性质，还通过丰富的堆叠构型进一步调控异质结的电学和光学性能。
成果介绍：
有鉴于此，松山湖材料实验室林生晃研究员、沐浩然副研究员团队通过精准能带设计与全范德华异质集成技术，成功制备了1D Te-2D WS
2
范德华异质结，利用其显著的价带偏移和微小的电子亲和能差异，有效地促进了光生电荷的分离、传输和收集，从而实现了高效率的光电转换。
此外，这种1D Te-2D WS
2
范德华异质结在抑制反向隧穿电流方面也表现出色，有效地能带势垒构筑成功实现了超低的暗电流（0.1 pA）和超高的整流比（4.7 × 10
7
）以及开关比（5 × 10
7
）。在实际应用中，这种混维全范德华光电二极管不仅展现了超高的灵敏度（
4.9 × 10
14
Jones
），快速响应速度（
14 μs
）以及对于超弱光的探测能力（1.6 pW），还因其优异的可重复性和稳定性，被认为是实现先进光电子应用的有力候选。文章以“High Rectification and Gate-Tunable Photoresponse in 1D-2D Lateral van der Waals Heterojunctions”为题发表在期刊The Innovation Materials上。
图1 范德华光电二极管的原理图和特性
(A) 器件结构示意图 (B) 器件的光学图像 (C) WS
2
、 Te 以及Te/WS
2
异质结的拉曼光谱曲线。(D) Te-WS
2
异质结区域的 KPFM 图谱。(E) Te 和 WS
2
的能带排列展示。(F)-(G) Te-WS
2
异质结的能带结构以及与总能带相关的 WS
2
能带占比。 (F) 无电场情况下 WS
2
的能带结构占比（电场 = 0 V/Å）。(G) 有外加电场（电场 = 0.2 V/Å）时 WS
2
的能带结构占比，显示电子特性在外部影响下的变化。
图2 Te/WS
2
异质结器件的电输运特性
(A) Te/WS
2
异质结在室温条件下的电流-电压 (I-V) 特性。左侧插图显示反向偏压条件下的带排列，右侧插图显示正向偏压条件下的带排列。（B）异质结的输出曲线，背栅电压变化范围为 -10 V 至 30 V。（C）整流比与 V
g
的函数关系，V
ds
电压范围为 -2 V 至 2V。(D) V
ds
为 2 V时的 I
ds
-V
g
传输特性，显示了器件典型“n 型”输运特性。
图3 Te/WS
2
光电二极管器件的光电响应特性
(A) 在室温下，栅极电压为零时器件的 I
ds
- V
ds
曲线，以及器件在不同光照强度下的 I
ds
- V
ds
曲线。 (B) Te/WS
2
器件在黑暗和 638 nm光照条件下的 ln (I
ds
) - V
ds
图。 (C) 器件在 638 nm激光照射下的响应时间。(D) 不同光强下的I-T响应。(E) 光电流与激光功率密度的函数关系。 (F) 不同光强下的比探测率 (D*)。
图4 Te/WS
2
异质结光电晶体管响应特性
(A) 器件在黑暗（虚线）和光照（实线）状态下的 I
ds
-V
g
曲线。(B) 在 638 nm 激光激发下，正偏置电压（+1 V）下 EQE 与背栅电压的函数关系。 (C) 638 nm激光照射下的光电流（I
ph
）与栅极（V
g
）和源极-漏极（V
ds
）偏置的函数关系。(D) Te/ WS
2
异质结器件在 -40 V 至 40 V 不同栅极电压下的I-T曲线。 (E) Te/ WS
2
异质结光电二极管在 V
ds
= -2 V、V
g
= 20 V 的 638 nm 激光照射下的功率依赖性响应度（R）和比探测率（D*）值。
图5 Te/WS
2
异质结光电二极管与其他2D材料光电探测器的性能对比。
总结展望
：
本研究开发了一种新型一维Te纳米线与二维WS
2
组成的混合维度异质结光电二极管。该结构通过能带工程实现了高整流比、大电流开关比和高光敏性。实验结果显示，该设备在室温下具有4.7×10
7
的整流比和5×10
