Polarisationskänsliga fotodetektorer (PSPD) har betydande tillämpningar i både militära och civila områden. Dock, de nuvarande kommersiella PSPD:erna kräver hjälp av optiska enheter såsom polarisatorer och fasfördröjare för att fånga upp ljusets polarisationsinformation. Det är fortfarande en mödosam uppgift att förverkliga filterfria PSPD:er. Forskare från Kina och Sydkorea förbereder det stabila skiktade β-InSe och uppnår filterfria PSPD:er med hög prestanda med högt fotoström anisotropt förhållande på 0,70.

För att extrahera polarisationsinformationen för infallande ljus, polarisationskänsliga fotodetektorer (PSPD) har betydande praktiska tillämpningar i både militära och civila områden, som bioavbildning, fjärranalys, nattseende, och hjälmmonterade sikten för stridspiloter. Optiska filter kombinerade med polarisatorer behövs vanligtvis för att traditionella fotodetektorer ska kunna realisera detektering av polariserat ljus. Men detta kommer att öka storleken och komplexiteten på enheter.

För att få en liten PSPD, endimensionella (1D) nanomaterial med geometrisk anisotropi, som nanotrådar, nanorband och nanorör, har använts som känsligt material för PSPD, som direkt kan identifiera polarisationsinformationen för infallande ljus utan några optiska filter och polarisatorer. Dock, det är inte en lätt uppgift att mönstra och integrera dessa 1D nanokanaler för massproduktion av PSPD:er.

Atomiskt skiktade tvådimensionella (2D) halvledare med låg kristallsymmetri har stor potential i mikronano PSPD nyligen på grund av deras inneboende anisotropa egenskaper i planet. Till exempel, SnS, ReS ₂ , GeS ₂ , GeAs ₂ , AsP och svart fosfor (BP) uppvisar ett uppenbart anisotropi i planet vid transport av bärare, värmeledningsförmåga, elektrisk konduktivitet, termoelektrisk transport och optiska absorptionsprocesser. De har potentiella tillämpningar i polarisationskänsliga fotodetektorer, polarisations ultrasnabba lasrar, polarisationsfälteffekttransistorer och polarisationssensorer. Bland dem, BP-baserade PSPD har det högsta fotoströmanisotropiförhållandet på 0,59, drar nytta av dess höga bärarrörlighet och den starka anisotropin i planet som kommer från den lågsymmetriska rynkiga bikakekristallstrukturen.

Men BP-baserade optoelektroniska enheter har ett svårt problem med nedbrytning av omgivningen. 2D-skiktad indiumselenid (InSe), som också har hög bärarrörlighet och är mer stabil än BP i atmosfärisk miljö, har potentiella tillämpningar i högpresterande optoelektroniska och elektroniska enheter. Dessutom, de anisotropa optiska och elektroniska egenskaperna hos 2D-lager InSe demonstrerades 2019. Särskilt, InSe kristall har tre specifika polytyper, som är i β, γ, och ε faser, respektive. Bland dem, InSe i γ-fas och ε-fas tillhör symmetrigrupper. Endast InSe i β-fas (β-InSe) tillhör den icke-symmetriska punktgruppen, vilket indikerar att β-InSe uppvisar bättre anisotropa optoelektroniska egenskaper än de andra två polytyperna.

För att uppnå högpresterande PSPD:er med god stabilitet, forskargruppen för avancerade optoelektroniska enheter under ledning av professor Han Zhang från Shenzhen University förbereder den stabila p-typ 2D-skiktade β-InSe via temperaturgradientmetoden. Den anisotropa naturen hos β-InSe avslöjades av vinkelupplöst Raman. Intensiteten hos vibrationsmoden utanför planet och i planet uppvisar uttalade periodiska variationer med polarisationsvinkeln för excitationerna. Dessutom, den goda stabiliteten hos β-InSe-flingor och deras FET-enheter bevisades genom långvarig AFM-mätning och multi-repeat elektrisk prestandatest.

De experimentella resultaten stämmer väl överens med de teoretiska beräkningarna att det finns stark anisotrop transport och polarisationskänslig fotorespons i 2D-skiktade β-InSe-flingor. Det anisotropa fotoströmförhållandet för β-InSe-fotodetektorn når 0,70, som rankas högt bland de enskilda 2D-materialbaserade PSPD:erna. Den starka anisotropa Raman, transport- och fotoresponsegenskaper hos β-InSe har potentiella tillämpningar i filterfria polarisationskänsliga fotodetektorer.