Polarisatiegevoelige fotodetectoren (PSPD's) hebben belangrijke toepassingen in zowel militaire als civiele gebieden. Echter, de huidige commerciële PSPD's vereisen de hulp van optische apparaten zoals polarisatoren en fasevertragers om de polarisatie-informatie van licht op te pikken. Het is nog een lastige opgave om filtervrije PSPD's te realiseren. Wetenschappers uit China en Zuid-Korea bereiden de stabiele gelaagde β-InSe voor en bereiken hoogwaardige filtervrije PSPD's met een hoge fotostroom anisotrope verhouding van 0,70.

Om de polarisatie-informatie van invallend licht te extraheren, polarisatiegevoelige fotodetectoren (PSPD's) hebben belangrijke praktische toepassingen in zowel militaire als civiele gebieden, zoals biobeeldvorming, teledetectie, nachtzicht, en op een helm gemonteerde bezienswaardigheden voor jachtpiloten. Optische filters in combinatie met polarisatoren zijn meestal nodig voor traditionele fotodetectoren om detectie van gepolariseerd licht te realiseren. Maar dit zal de omvang en complexiteit van apparaten vergroten.

Om een ​​PSPD van klein formaat te verkrijgen, eendimensionale (1D) nanomaterialen met geometrische anisotropie, zoals nanodraden, nanolinten en nanobuisjes, zijn gebruikt als de gevoelige materialen voor PSPD's, die de polarisatie-informatie van invallend licht direct kan identificeren zonder optische filters en polarisatoren. Echter, het is geen gemakkelijke taak om deze 1D-nanokanalen te modelleren en te integreren voor massaproductie van PSPD's.

Atomair gelaagde tweedimensionale (2D) halfgeleiders met lage kristalsymmetrie hebben recentelijk een groot potentieel in micro-nano PSPD's vanwege hun intrinsiek in-plane anisotrope eigenschappen. Bijvoorbeeld, SnS, ReS ₂ , GeS ₂ , GeAs ₂ , AsP en zwarte fosfor (BP) vertonen een duidelijk anisotropiegedrag in het vlak bij transport van dragers, warmtegeleiding, elektrische geleiding, thermo-elektrisch transport en optische absorptieprocessen. Ze hebben potentiële toepassingen in polarisatiegevoelige fotodetectoren, polarisatie ultrasnelle lasers, polarisatieveldeffecttransistoren en polarisatiesensoren. Onder hen, BP-gebaseerde PSPD's hebben de hoogste fotostroom-anisotropieverhouding van 0,59, profiteren van de hoge mobiliteit van de drager en de sterke anisotropie in het vlak die voortkomt uit de laag-symmetrische gebobbelde honingraatkristalstructuur.

Maar op BP gebaseerde opto-elektronische apparaten hebben een moeilijk omgevingsdegradatieprobleem. 2D gelaagd indiumselenide (InSe), die ook een hoge dragermobiliteit heeft en stabieler is dan BP in een atmosferische omgeving, hebben potentiële toepassingen in hoogwaardige opto-elektronische en elektronische apparaten. In aanvulling, de anisotrope optische en elektronische eigenschappen van 2D gelaagde InSe werden in 2019 aangetoond. InSe-kristal heeft drie specifieke polytypes, die in zijn, ik, en ε fasen, respectievelijk. Onder hen, InSe in γ-fase en ε-fase behoren tot symmetriegroepen. Alleen de InSe in β-fase (β-InSe) behoort tot de niet-symmetrische puntengroep, wat aangeeft dat β-InSe betere anisotrope opto-elektronische eigenschappen vertoont dan de andere twee polytypes.

Om krachtige PSPD's met een goede stabiliteit te bereiken, het onderzoeksteam voor geavanceerde opto-elektronische apparaten onder leiding van professor Han Zhang van de Universiteit van Shenzhen bereidt de stabiele p-type 2D gelaagde β-InSe voor via de temperatuurgradiëntmethode. De anisotrope aard van de β-InSe werd onthuld door hoek-opgeloste Raman. De intensiteit van de trillingsmodi buiten het vlak en in het vlak vertonen uitgesproken periodieke variaties met de polarisatiehoek van de excitaties. Aanvullend, de goede stabiliteit van β-InSe-vlokken en hun FET-apparaten werd bewezen door langdurige AFM-metingen en multi-repeat elektrische prestatietests.

De experimentele resultaten komen goed overeen met de theoretische berekeningen dat er een sterk anisotroop transport en polarisatiegevoelige fotorespons is in 2D-gelaagde β-InSe-vlokken. De fotostroom anisotrope verhouding van de β-InSe fotodetector bereikt 0,70, die hoog scoort onder de PSPD's op basis van enkel 2D-materiaal. De sterke anisotrope Raman, transport- en fotoresponseigenschappen van de β-InSe hebben potentiële toepassingen in filtervrije polarisatiegevoelige fotodetectoren.