3月25日，《Advanced Functional Materials》（影响因子：13.325）在线刊发了我室史铁林教授、廖广兰教授领导的微纳制造研究团队关于原子级厚度MoS2薄膜柔性光探测器的最新成果：“Tailoring of silver nanocubes with optimized localized surface plasmon in a gap mode for flexible MoS2 photodetector （定制在间隙模式中具备最佳局域表面等离子体的银纳米方体及其在柔性MoS2光探测器中的应用）”。我院博士后孙博为该论文第一作者，廖广兰教授为通讯作者。
原子级厚度MoS2薄膜因同时具有类石墨烯结构、高电子迁移率和优异的半导体特性，受到研究者的广泛关注。独特的结构使其在柔性光电子等领域具有广阔应用前景，已逐渐被尝试应用于各类柔性光探测器件中，然而超薄厚度导致光吸收率非常低，严重限制了光探测性能提升。局域表面等离子体增强在改善电磁场分布方面效果显著，成为提升MoS2光探测器性能的一个重要研究方向，然而相关研究受到“hot spot”设计思路的影响，主要依托于金属纳米球或纳米棒，但早期基于纳米颗粒研究形成的“hot spot”概念已经难以适用于基于MoS2等新型二维材料的柔性薄膜器件。
本文首次提出了一种基于银纳米方体“gap mode”的二维材料器件表面等离子体增强模型，并制备了相应的MoS2柔性光探测器件。有限时域差分计算证实本文提出的银纳米方体增强模型中MoS2薄膜所处位置的电磁场增强系数高达2.8×106，比采用银纳米球或纳米棒的增强系数高4个量级。实验制备的银纳米方体增强MoS2柔性光探测器表现出非常好的性能，在2.2pW的微弱光照下光探测率达到7940A/W，比目前报道的几乎所有的基于MoS2薄膜的光探测器至少高一个数量级。同时，该柔性光探测器在10000次反复弯曲下表现出良好的结构稳定性，在柔性电子领域将具有广阔的应用前景。此外，这种基于银纳米方体的等离子体增强结构，同样适用于其它基于二维材料或薄膜的光电子器件及应用，如：光伏器件、分子荧光检测等。
该研究工作得到了国家自然科学基金 (51675210)、教育部创新团队（IRT17R44）和中国博士后科学基金（2016M602283, 2018M640691）等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201900541
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