近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所納米材料與器件技術(shù)研究部李亮研究員與華中科技大學(xué)翟天佑教授合作，在二維材料偏振光學(xué)信息處理領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了基于PdSe2/MoS2/PdSe2范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)（vdWH）的偏振敏感型光電探測器，首次實(shí)現(xiàn)了單一器件在寬譜域偏壓可切換模式下對線偏振角（AoLP）與線偏振度（DoLP）的同步檢測，相關(guān)研究成果以“Simultaneous AoLP and DoLP Detection in a Bias-Switchable PdSe2/MoS2/PdSe2?Heterojunction for Polarization Discrimination”為題發(fā)表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2025, 2500572）上。

偏振與光的強(qiáng)度、波長和相位一起構(gòu)成了光的基本物理屬性，與傳統(tǒng)的強(qiáng)度成像相比，偏振信息可顯著增強(qiáng)目標(biāo)識別系統(tǒng)的對比度與分辨率。近年來，基于芯片級的偏振探測器取得了顯著進(jìn)展，但其核心仍受限于四像素陣列或外部偏振器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且現(xiàn)有方案普遍面臨兩大技術(shù)瓶頸：其一，依賴表面等離子體或超表面的器件存在光譜響應(yīng)范圍受限問題；其二，基于低維各向異性材料的探測器難以同步解析AoLP與DoLP這兩個關(guān)鍵偏振參數(shù)。如何通過器件架構(gòu)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)寬譜域、高精度偏振態(tài)解耦，仍然是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的技術(shù)難題。

針對這一難題，研究團(tuán)隊(duì)提出“扭轉(zhuǎn)單極勢壘異質(zhì)結(jié)”設(shè)計(jì)策略：利用二維PdSe2的各向異性光電特性構(gòu)建雙吸收層，通過中間MoS2勢壘層的能帶調(diào)控實(shí)現(xiàn)載流子輸運(yùn)路徑的偏壓可編程操控。該器件展現(xiàn)出兩大特征：（1）零偏置條件下呈現(xiàn)雙極性光電流行為，可直接解析偏振編碼的雙二進(jìn)制通信信號；（2）突破傳統(tǒng)四像素陣列限制，無需輔助偏振器即可完成AoLP與DoLP的同步測量。

該研究不僅為發(fā)展新一代片上集成偏振探測器提供了創(chuàng)新架構(gòu)，還強(qiáng)調(diào)了其在簡化器件設(shè)計(jì)、提升光學(xué)信息處理能力以及推動多維光學(xué)信息成像技術(shù)發(fā)展方面的重要意義。

固體物理所博士生馬霄飛為論文第一作者。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：?https://doi.org/10.1002/adma.202500572

圖 1.??PdSe2/MoS2/PdSe2?vdWH 中的示意圖和光生載流子傳輸。