【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質院固體所納米材料與器件技術研究部李亮研究員與華中科技大學翟天佑教授合作，在二維材料偏振光學信息處理領域取得了重要進展。研究團隊成功構建了基于PdSe2/MoS2/PdSe2范德瓦爾斯異質結(vdWH)的偏振敏感型光電探測器，首次實現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，相關研究成果以“Simultaneous AoLP and DoLP Detection in a Bias-Switchable PdSe2/MoS2/PdSe2 Heterojunction for Polarization Discrimination”為題發表在Advanced Materials(Adv. Mater. 2025, 2500572)上。
 

　　偏振與光的強度、波長和相位一起構成了光的基本物理屬性，與傳統的強度成像相比，偏振信息可顯著增強目標識別系統的對比度與分辨率。近年來，基于芯片級的偏振探測器取得了顯著進展，但其核心仍受限于四像素陣列或外部偏振器的復雜結構設計，且現有方案普遍面臨兩大技術瓶頸：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這兩個關鍵偏振參數。如何通過器件架構創新實現寬譜域、高精度偏振態解耦，仍然是一項充滿挑戰的技術難題。
 

　　針對這一難題，研究團隊提出“扭轉單極勢壘異質結”設計策略：利用二維PdSe2的各向異性光電特性構建雙吸收層，通過中間MoS2勢壘層的能帶調控實現載流子輸運路徑的偏壓可編程操控。該器件展現出兩大特征：(1)零偏置條件下呈現雙極性光電流行為，可直接解析偏振編碼的雙二進制通信信號；(2)突破傳統四像素陣列限制，無需輔助偏振器即可完成AoLP與DoLP的同步測量。
 

　　該研究不僅為發展新一代片上集成偏振探測器提供了創新架構，還強調了其在簡化器件設計、提升光學信息處理能力以及推動多維光學信息成像技術發展方面的重要意義。
 

　　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研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。
 

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