一维半导体纳米结构因其独特的物理和化学性质，以及在纳米尺度电子学和光电子学中的潜在应用，受到了广泛关注。它们具有显著的表面积和体积比、大的长径比，表面易于功能化，同时具备独特的电子限域效应，可以有效延长光生载流子的寿命。此外，线性的几何结构赋予其良好的外部应力弹性，不容易在变形后破裂。这些特性使得一维半导体纳米线非常适合设计和制备高性能光电探测器设备。在众多的一维半导体纳米结构中，二氧化钒（VO₂）在68度时呈现出可逆的金属-绝缘体相转变，晶体结构从低温下的单斜相转变为高温下的金红石四方相，同时伴随着电学、磁学和光学性质的突变。这些独特的特性使得VO₂在光电探测器、驱动器、气体传感器、莫特场效应晶体管以及智能窗户等领域具有广泛应用。

图1 在532纳米和980纳米波长光的辐照下，施加2.0伏特偏压时，光密度分别为85和120毫瓦/平方厘米的情况下的（a）上升曲线和（b）衰减曲线。（c）器件在532纳米照射下，不同光强度下的I-V曲线。（d）在2.0伏特偏置电压下光电流与入射光密度的关系。

课题组展示了一种采用四方相VO₂（A）纳米线构建的低成本柔性光电探测器。在环境条件下，这些器件展现出卓越的光敏性、重复性和稳定性。在施加2.0伏特的偏置电压下，器件在532纳米和980纳米波长的光辐照下，光电流开关增益分别达到1982%和282%。这些器件具有快速的光电响应，在532纳米和980纳米波长的光照辐照下，上升时间分别为1.8秒和1.9秒，下降时间分别为1.2秒和1.7秒，如图1所示。动态响应行为揭示了光诱导纳米棒-纳米棒的结势垒高度调制机制。该器件可以在大角度下反复弯曲，而不会显著减弱光响应性能，如图2所示，揭示了该器件出色的柔性特性。这种简单的光探测器制备技术为基于纳米材料制造低成本、高性能、大规模柔性可穿戴设备提供了有望的途径。

图2 在周期性照明（隔10秒）下，施加2.0 V偏置电压，观察不同辐照功率密度（532 nm可见光）下的动态光电响应。插图展示了测试器件的实物光学照片。（a）平直状态测试。（b）弯曲状态测试。

该工作以“Building low-cost, high-performance flexible photodetector based on tetragonal phase VO₂(A) nanorod networks”为题目，发表于国际SCI期刊（Materials，2023, 16, 6688）。论文第一作者为能源学院本科生林文辉同学和十大菠菜网正规平台2021级研究生汤朝阳同学，侯纪伟副教授为论文通讯作者，课题组的类淑国老师参与了论文的指导工作。该工作得到了国家自然科学基金，江苏省自然科学基金，材料化学工程国家重点实验室开放课题、江苏省研究生科研与实践创新计划项目及welcome菠菜导航网校级创新创业项目支持。

论文连接：https://doi.org/10.3390/ma16206688

欢迎对低维半导体光电子器件感兴趣的博士后、博士生、硕士生及本科生加入本课题组，联系方式：jwhou@njtech.edu.cn