Os fotodetectores sensíveis à polarização (PSPDs) têm aplicações significativas em áreas militares e civis. Contudo, os PSPDs comerciais atuais requerem o auxílio de dispositivos ópticos, como polarizadores e retardadores de fase, para captar as informações de polarização da luz. Ainda é uma tarefa árdua para realizar PSPDs sem filtros. Cientistas da China e da Coreia do Sul preparam o β-InSe em camadas estáveis ​​e alcançam PSPDs sem filtro de alto desempenho com alta taxa de anisotropia de fotocorrente de 0,70.

Para extrair as informações de polarização da luz incidente, fotodetectores sensíveis à polarização (PSPDs) têm aplicações práticas significativas em áreas militares e civis, como bioimagem, sensoriamento remoto, visão noturna, e miras montadas em capacetes para pilotos de caça. Filtros ópticos combinados com polarizadores são geralmente necessários para fotodetectores tradicionais para realizar a detecção de luz polarizada. Mas isso aumentará o tamanho e a complexidade dos dispositivos.

Para obter um PSPD de tamanho pequeno, nanomateriais unidimensionais (1D) com anisotropia geométrica, como nanofios, nanofitas e nanotubos, têm sido usados ​​como materiais sensíveis para PSPDs, que pode identificar diretamente a informação de polarização da luz incidente sem quaisquer filtros ópticos e polarizadores. Contudo, não é uma tarefa fácil para padronizar e integrar esses nanocanais 1D para a produção em massa de PSPDs.

Semicondutores bidimensionais (2D) em camadas atômicas com baixa simetria de cristal têm grande potencial em micro-nano PSPDs recentemente devido às suas propriedades anisotrópicas intrinsecamente no plano. Por exemplo, SnS, ReS ₂ , GeS ₂ , GeAs ₂ , O AsP e o fósforo preto (BP) exibem um comportamento anisotrópico no plano óbvio no transporte de portadores, condutividade térmica, condutividade elétrica, processos de transporte termoelétrico e absorção óptica. Eles têm aplicações potenciais em fotodetectores sensíveis à polarização, lasers ultra-rápidos de polarização, transistores de efeito de campo de polarização e sensores de polarização. Entre eles, PSPDs baseados em BP têm a maior taxa de anisotropia de fotocorrente de 0,59, se beneficiando de sua alta mobilidade de portadores e da forte anisotropia no plano proveniente da estrutura de cristal em colmeia enrugada de baixa simetria.

Mas os dispositivos optoeletrônicos baseados em BP têm um difícil problema de degradação ambiental. Seleneto de índio em camadas 2D (InSe), que também tem alta mobilidade de portadores e é mais estável do que BP no ambiente atmosférico, têm aplicações potenciais em dispositivos optoeletrônicos e eletrônicos de alto desempenho. Além disso, as propriedades ópticas e eletrônicas anisotrópicas do InSe em camadas 2D foram demonstradas em 2019. Notavelmente, O cristal InSe tem três politipos específicos, que estão em β, γ, e fases ε, respectivamente. Entre eles, O InSe na fase γ e na fase ε pertencem a grupos de simetria. Apenas o InSe na fase β (β-InSe) pertence ao grupo de pontos de não simetria, indicando que β-InSe exibe melhores propriedades optoeletrônicas anisotrópicas do que os outros dois politipos.

Para obter PSPDs de alto desempenho com boa estabilidade, a equipe de pesquisa de dispositivos optoeletrônicos avançados liderada pelo professor Han Zhang da Universidade de Shenzhen prepara o β-InSe 2D em camadas do tipo p estável por meio do método de gradiente de temperatura. A natureza anisotrópica do β-InSe foi revelada por Raman resolvido em ângulo. A intensidade dos modos vibracionais fora do plano e dentro do plano exibe variações periódicas pronunciadas com o ângulo de polarização das excitações. Adicionalmente, a boa estabilidade dos flocos β-InSe e seus dispositivos FET foi comprovada por medição de AFM de longa data e teste de desempenho elétrico multi-repetição.

Os resultados experimentais estão de acordo com os cálculos teóricos de que há um forte transporte anisotrópico e fotorresposta sensível à polarização em flocos β-InSe em camadas 2D. A razão anisotrópica fotocorrente do fotodetector β-InSe atinge 0,70, que está bem classificado entre os PSPDs baseados em material 2D único. O forte Raman anisotrópico, as propriedades de transporte e fotorresposta do β-InSe têm aplicações potenciais em fotodetectores sensíveis à polarização sem filtro.