近日，國際知名學(xué)術(shù)期刊Nano Letters以“Heterovalent-doped Sb₂S₃ glass for large-area, sensitive X-ray detection and imaging”為題，在線報(bào)道了我校材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)在非晶硫化銻半導(dǎo)體領(lǐng)域的最新研究成果。

非晶半導(dǎo)體材料以其低成本、高均勻性以及襯底兼容性等優(yōu)勢(shì)，在光伏器件、平板顯示、存儲(chǔ)器和傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，目前具有優(yōu)異光電性能的非晶半導(dǎo)體材料種類仍然十分有限，僅有非晶硅、非晶硒和IGZO等少數(shù)幾種材料實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近年來，硫化銻（Sb₂S₃）作為一種新興的光電材料，在太陽能電池和光電探測(cè)器等領(lǐng)域表現(xiàn)出一定的應(yīng)用潛力。但受限于其較弱的玻璃形成能力，如何制備非晶態(tài)Sb₂S₃半導(dǎo)體薄膜材料仍是一個(gè)亟待解決的難題。

圖1. 華理研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的非晶硫化銻制備方法及其X射線成像裝置

針對(duì)上述關(guān)鍵問題，研究團(tuán)隊(duì)通過異價(jià)摻雜方法，成功制備出具有高的相穩(wěn)定性、強(qiáng)電荷收集能力和器件可拓展性的非晶硫化銻材料。理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，異價(jià)金屬鹵化物的加入可改善Sb₂S₃鏈狀結(jié)構(gòu)并降低體系自由能，進(jìn)而增強(qiáng)了其玻璃化能力。非晶Sb₂S₃具有窄帶隙（1.66 eV）和高載流子壽命乘積（5.6×10^-5 cm² V^-1）的優(yōu)勢(shì)，由其組裝的X射線探測(cè)器在20 V mm^-1電場下實(shí)現(xiàn)了4397 μC Gy^-1 cm^-2的探測(cè)靈敏度以及66 nGy s^-1的最低檢測(cè)限。另外，基于非晶Sb₂S₃薄膜的面積均勻性和高靈敏度特性，成功實(shí)現(xiàn)了在低劑量率（2.12 μGy s^-1）下實(shí)時(shí)高分辨的X射線成像。

我校為該論文的唯一通訊單位，第一作者為材料學(xué)院碩士研究生李冬冬，通訊作者為楊雙教授、楊化桂教授和侯宇教授。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)等項(xiàng)目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c01304