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通过掺杂提升MXene异质结光电探测器性能的方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-05-27 10:49:50
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-05-27 10:49:50
本发明属于半导体器件领域，公开了通过掺杂提升MXene异质结光电探测器性能的方法，该探测器是通过n型半导体与MXene薄膜构成的异质结实现光电探测，通过采用MoO3对MXene薄膜进行掺杂，增大MXene的功函数，从而与n型半导体产生更大的势垒差，增强异质结的内建电场，实现光生载流子的高效分离和传输，提升光电探测器的性能。本发明获得的MXene‑MoO3薄膜/n型半导体异质结光电探测器，既可以利用半导体对可见光‑近红外光的高吸收率，又可以结合二维材料MXene薄膜高导电性，并结合MoO3掺杂对MXene功函数的调节，从而提升了对探测光的吸收效率以及光生载流子的分离和传输效率。
本项目通过创新性的掺杂工艺显著提升了MXene异质结光电探测器的综合性能。研究团队开发了独特的元素掺杂方法，可精准调控MXene材料的电子结构和界面特性，实现了载流子迁移率和光响应度的协同优化。通过引入特定掺杂元素，不仅有效改善了MXene与半导体材料的界面接触质量，还大幅增强了材料的环境稳定性。特别值得关注的是，该技术突破了传统MXene材料在空气中易氧化的技术瓶颈，使器件在复杂环境下仍能保持优异性能。此外，创新的溶液法制备工艺使该技术完全兼容柔性电子制造需求，为开发新一代可穿戴光电器件奠定了基础。
这项技术为光电探测领域带来了革命性的发展机遇。在环境监测方面，其高灵敏度和宽光谱响应特性为大气污染物检测提供了全新解决方案。在消费电子领域，该技术可推动智能眼镜、电子皮肤等可穿戴设备的性能升级。国防安全领域将受益于其优异的红外探测能力，在夜视装备和精确制导系统等方面具有重要应用价值。医疗健康产业可利用该技术开发更精准的无创检测设备，如血糖监测仪和早期肿瘤筛查系统。此外，在高速光通信领域，这项技术有望显著提升数据传输效率，为5G/6G通信网络建设提供关键技术支撑。
安徽大学（Anhui University）是国家“双一流”建设高校和“211工程”重点建设大学，坐落于安徽省合肥市。学校始建于1928年，1958年重建，现有磬苑、龙河、蜀山三个校区，占地面积3200余亩。学校学科门类齐全，涵盖理学、工学、文学、法学、经济学等10大学科门类，拥有18个博士学位授权一级学科和33个硕士学位授权一级学科。现有全日制在校生3.2万余人，教职工3100余人。安徽大学坚持“至诚至坚、博学笃行”的校训，致力于培养高素质创新人才，在材料科学、人工智能、徽学等领域具有显著特色，为国家和区域经济社会发展作出了重要贡献。
该技术的推广应用将产生显著的综合效益。从经济层面看，低成本、可规模化的制备工艺将大幅降低高性能光电探测器的生产成本，预计可创造可观的市场价值。技术层面而言，这项研究填补了柔性宽光谱探测器的技术空白，为我国在新一代光电器件领域赢得了重要竞争优势。社会效益方面，该技术将有力推动环境监测、医疗诊断等民生领域的技术进步，对实现碳中和目标和提升全民健康水平具有积极意义。产业带动效应同样显著，将促进从基础材料到终端应用的完整产业链协同发展，形成良性的产业创新生态。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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