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固体所构建扭转单极势垒异质结偏振光电探测器实现线偏振度和偏振角的同步探测

【蜂耘网 仪器仪表】近期，中国科学院合肥物质院固体所纳米材料与器件技术研究部李亮研究员与华中科技大学翟天佑教授合作，在二维材料偏振光学信息处理领域取得了重要进展。研究团队成功构建了基于PdSe2/MoS2/PdSe2范德瓦尔斯异质结(vdWH)的偏振敏感型光电探测器，首次实现了单一器件在宽谱域偏压可切换模式下对线偏振角(AoLP)与线偏振度(DoLP)的同步检测，相关研究成果以“Simultaneous AoLP and DoLP Detection in a Bias-Switchable PdSe2/MoS2/PdSe2 Heterojunction for Polarization Discrimination”为题发表在Advanced Materials(Adv. Mater. 2025, 2500572)上。

 

偏振与光的强度、波长和相位一起构成了光的基本物理属性，与传统的强度成像相比，偏振信息可显著增强目标识别系统的对比度与分辨率。近年来，基于芯片级的偏振探测器取得了显著进展，但其核心仍受限于四像素阵列或外部偏振器的复杂结构设计，且现有方案普遍面临两大技术瓶颈：其一，依赖表面等离子体或超表面的器件存在光谱响应范围受限问题；其二，基于低维各向异性材料的探测器难以同步解析AoLP与DoLP这两个关键偏振参数。如何通过器件架构创新实现宽谱域、高精度偏振态解耦，仍然是一项充满挑战的技术难题。

 

针对这一难题，研究团队提出“扭转单极势垒异质结”设计策略：利用二维PdSe2的各向异性光电特性构建双吸收层，通过中间MoS2势垒层的能带调控实现载流子输运路径的偏压可编程操控。该器件展现出两大特征：(1)零偏置条件下呈现双极性光电流行为，可直接解析偏振编码的双二进制通信信号；(2)突破传统四像素阵列限制，无需辅助偏振器即可完成AoLP与DoLP的同步测量。

 

该研究不仅为发展新一代片上集成偏振探测器提供了创新架构，还强调了其在简化器件设计、提升光学信息处理能力以及推动多维光学信息成像技术发展方面的重要意义。

 

固体物理所博士生马霄飞为论文第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。


（蜂耘仪器仪表网 责任编辑：似也）

 

2025-03-24 10:26
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来源：中国科学院合肥物质院固体所
偏振与光的强度、波长和相位一起构成了光的基本物理属性，与传统的强度成像相比，偏振信息可显著增强目标识别系统的对比度与分辨率。

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