一維晶體結(jié)構(gòu)材料由于其強的各向異性而引起了廣泛的關注。BaTiS3是一種準1D硫系鈣鈦礦，由于其巨大的光學各向異性，在偏振探測方面具有巨大的潛力。然而，BaTiS3的光電性質(zhì)及其在偏振光探測器中的直接應用研究較少。


近日，華中科技大學張光祖教授，陳超副教授和李康華博士（共同通訊作者）等首次將準1D BaTiS3引入偏振光探測。

圖1.BaTiS3樣品的生長機理。

圖2.BaTiS3樣品的結(jié)構(gòu)和形貌表征。

該研究采用改進的化學蒸汽輸運工藝成功制備了高質(zhì)量、厘米級的針狀BaTiS3單晶。BaTiS3單晶具有0.8eV的窄帶隙，n型本征電導率，以及沿c軸超過300cm2V-1s-1的遷移率。然后，制備了Ag/BaTiS3/Ag光導探測器。它顯示出寬的探測波長，從可見光到1550nm，響應率高達≈1.22A W-1。此外，在激勵能量為1.70eV和1.96eV時，偏振光電流具有正交反向性質(zhì)。這些綜合特性可以促進準1D BaTiS3在近紅外偏振光探測中的應用。

圖3. BaTiS3的光學性質(zhì)和能帶結(jié)構(gòu)。 關于BaTiS3的未來發(fā)展方向，在制備層面上，需要實現(xiàn)可控晶面生長的低溫薄膜外延技術或通過籽晶誘導法實現(xiàn)大尺寸單晶，以實現(xiàn)大面積器件制備與應用；在性能層面，需要探索合適的制備工藝和有效的后處理方法以減少缺陷，進一步抑制光電流，實現(xiàn)高性能BaTiS3紅外探測器；在應用層面，可以探索面向CMOS集成的BaTiS3同質(zhì)結(jié)器或范德華異質(zhì)外延器件，實現(xiàn)偏振紅外探測應用。

圖4. BaTiS3SCs光電探測器的缺陷表征及光電性能。

圖5. BaTiS3光電探測器的偏振敏感特性。

論文信息：

Strongly Anisotropic Quasi-1D BaTiS3Chalcogenide Perovskite for Near-Infrared Polarized Photodetection

(Adv. Optical Mater., 2022, DOI:10.1002/adom.202201859)

審核編輯 ：李倩