Polarisationskänsliga fotodetektorer baserade på anisotropa halvledare uppvisar ett brett utbud av fördelar i specialiserade applikationer, såsom astronomi, fjärranalys, och polarisationsdivisionsmultiplexering. För det aktiva lagret av polarisationskänsliga fotodetektorer, nyare forskning fokuserar på tvådimensionella (2D) organisk-oorganiska hybridperovskiter, där oorganiska plattor och organiska distanser alternativt är anordnade i parallella skiktade strukturer. Jämfört med oorganiska 2D-material, viktigt, lösningstillgängligheten för hybridperovskiter gör det möjligt att få sina stora kristaller till låg kostnad, erbjuder spännande möjligheter att införliva kristall utanför planet anisotropi för polarisationskänslig fotodetektion. Dock, begränsad av materialstrukturens absorptionsanisotropi, polarisationskänsligheten för en sådan anordning förblir låg. Således, en ny strategi för att designa 2D-hybridperovskiter med stor anisotropi för polarisationskänslig fotodetektion behövs omgående.

Heterostrukturer ger en ledtråd för att hantera denna utmaning. Å ena sidan, konstruktion av heterostrukturer kan förbättra kompositens optiska absorption och fria bärardensiteter. Å andra sidan, det inbyggda elektriska fältet vid heteroövergången kan rumsligt separera de fotogenererade elektron-hålparen, avsevärt minska rekombinationshastigheten och ytterligare förbättra känsligheten för polarisationskänsliga fotodetektorer. Därför, konstruera enkelkristallina heterostrukturer av anisotropa 2D hybridperovskiter skulle realisera enheter med hög polarisationskänslighet.

I en ny forskningsartikel publicerad i Beijing-baserade National Science Review , forskare vid Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Kinesiska vetenskapsakademin skapar en 2D/3D heterostrukturkristall, kombinera 2D hybrid perovskite med dess 3D motsvarighet; och uppnå polarisationskänslig fotodetektion med rekordhög prestanda. Till skillnad från det tidigare arbetet, enheter baserade på heterostrukturkristallen utnyttjar medvetet anisotropin av 2D perovskite och det inbyggda elektriska fältet av heterostruktur, möjliggör den första demonstrationen av en perovskit-heterostrukturbaserad polarisationskänslig fotodetektor som fungerar utan behov av extern energiförsörjning. I synnerhet, anordningens polarisationskänslighet överträffar alla rapporterade perovskitbaserade anordningar; och kan vara konkurrenskraftig med konventionella oorganiska heterostrukturbaserade fotodetektorer. Ytterligare studier visar att det inbyggda elektriska fältet som bildas vid heteroövergången effektivt kan separera dessa fotogenererade excitoner, reducering av deras rekombinationshastighet och förbättrar därför prestandan hos den resulterande polarisationskänsliga fotodetektorn.

"Hög polarisationskänslighet uppnås framgångsrikt i självdriven polarisationskänslig fotodetektor baserad på en enkelkristallin 2D/3D hybrid perovskitheterostruktur som odlas via en delikat lösningsmetod, " hävdar författaren, "Denna innovativa studie breddar valet av material som kan användas för högpresterande polarisationskänsliga fotodetektorer, och på motsvarande sätt, designstrategierna."