Polarisatiegevoelige fotodetectoren op basis van anisotrope halfgeleiders vertonen een breed scala aan voordelen in gespecialiseerde toepassingen, zoals astronomie, teledetectie, en polarisatie-divisie multiplexing. Voor de actieve laag polarisatiegevoelige fotodetectoren, recente onderzoeken richten zich op tweedimensionale (2D) organisch-anorganische hybride perovskieten, waar anorganische platen en organische afstandhouders afwisselend zijn gerangschikt in parallelle gelaagde structuren. Vergeleken met anorganische 2D-materialen, belangrijk, de toegankelijkheid van de oplossing van hybride perovskieten maakt het mogelijk om hun grote kristallen tegen lage kosten te verkrijgen, biedt opwindende mogelijkheden om kristal-out-of-plane anisotropie op te nemen voor polarisatiegevoelige fotodetectie. Echter, beperkt door de absorptie-anisotropie van de materiaalstructuur, polarisatiegevoeligheid van een dergelijk apparaat blijft laag. Dus, een nieuwe strategie voor het ontwerpen van 2D hybride perovskieten met grote anisotropie voor polarisatiegevoelige fotodetectie is dringend nodig.

Heterostructuren bieden een aanwijzing om deze uitdaging aan te gaan. Aan de ene kant, constructie van heterostructuren kan de optische absorptie en vrije-dragerdichtheden van de composiet verbeteren. Anderzijds, het ingebouwde elektrische veld op de heterojunctie kan de fotogegenereerde elektron-gatparen ruimtelijk scheiden, de recombinatiesnelheid aanzienlijk verminderen en de gevoeligheid voor polarisatiegevoelige fotodetectoren verder verbeteren. Daarom, het construeren van monokristallijne heterostructuren van anisotrope 2D hybride perovskieten zou apparaten met een hoge polarisatiegevoeligheid realiseren.

In een nieuw onderzoeksartikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academie van Wetenschappen maakt een 2D/3D heterostructuurkristal, het combineren van de 2D hybride perovskiet met zijn 3D-tegenhanger; en bereik polarisatiegevoelige fotodetectie met recordhoge prestaties. Anders dan het vorige werk, apparaten gebaseerd op het heterostructuurkristal maken bewust gebruik van de anisotropie van 2D-perovskiet en het ingebouwde elektrische veld van heterostructuur, waardoor de eerste demonstratie mogelijk is van een op perovskiet heterostructuur gebaseerde polarisatiegevoelige fotodetector die werkt zonder de noodzaak van externe energievoorziening. Opmerkelijk, de polarisatiegevoeligheid van het apparaat overtreft alle gerapporteerde op perovskiet gebaseerde apparaten; en kan concurreren met conventionele anorganische heterostructuur-gebaseerde fotodetectoren. Verdere studies onthullen dat het ingebouwde elektrische veld gevormd op de heterojunctie die fotogegenereerde excitonen efficiënt kan scheiden, het verminderen van hun recombinatiesnelheid en daardoor het verbeteren van de prestaties van de resulterende polarisatiegevoelige fotodetector.

"Hoge polarisatiegevoeligheid wordt met succes bereikt in zelfgestuurde polarisatiegevoelige fotodetector op basis van een monokristallijne 2D / 3D hybride perovskiet-heterostructuur die wordt gekweekt via een delicate oplossingsmethode, " beweert de auteur, "Deze innovatieve studie verbreedt de keuze aan materialen die kunnen worden gebruikt voor hoogwaardige polarisatiegevoelige fotodetectoren, en dienovereenkomstig, de ontwerpstrategieën."