近日，我院能量转换材料与器件课题组在金字塔结构Si/PEDOT:PSS异质结位敏探测器（PSD）研究方面取得新进展，相关结果以“Pyroelectricity-enhanced lateral photovoltaics in pyramid-structured Si/PEDOT:PSS heterojunction for multifunctional imaging”为题发表在《Optics Express》（2026, 34(5): 8403-8415）。硕士研究生郭裕璠为论文第一作者，乔双教授为通讯作者。
传统位敏探测器的探测波长范围较窄，且弱光条件下，探测灵敏度会显著下降。同时，多数器件在工作时需要外加偏压，易出现功耗偏高、噪声明显等问题，极大限制了其在便携式及自供能系统中的应用。本研究介绍了一种基于界面结构和热释电效应调控的高性能位敏探测器。通过改变刻蚀时间制备了不同高度的金字塔Si/PEDOT:PSS异质结，并系统研究了其侧向光伏性能。结果表明，该器件展现出450至1064 nm的宽波段侧向光伏响应，且响应性能强烈依赖于金字塔结构的刻蚀时间，其中蚀刻30分钟的器件表现最优，实现了632.1 mV/mm的最大位置灵敏度和仅1.87%的最小非线性度。该性能的提升主要源于增大的界面内建电场、优化的载流子扩散路径以及增强的光吸收能力。更重要的是，本研究观察到了由极性界面引起的热释电效应，该热释电场可与内建电场有效耦合，促进了光生载流子的高效分离和快速传输，使位置灵敏度显著提升至1221.8 mV/mm，提升了193.2%，同时获得0.15/0.15 ms的快速响应时间。此外，该器件的侧向光伏响应在0.4至3.8 mm的宽电极间距范围内均稳定存在。尽管器件的响应性能随间距增大而有所减弱，但在3.8 mm的最大间距下，仍获得了186.4 mV/mm的位置灵敏度。基于侧向光伏响应及其热释电增强效应所具有的独特波长依赖性，本研究进一步设计了一种波长分辨的光学成像系统；同时，通过调节电极间距可调控成像强度，充分凸显了该类光位敏探测器件的多功能应用潜力。
该工作得到了国家自然科学基金委、河北省自然科学基金项目等经费的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1364/OE.590802
