Electron-phonon interaction and surface effects on the optoelectronic properties of diamondoids: A comparative study
钻石状体特殊的光电性质使实验结果与多体理论计算结果之间存在一定的差异。因此，许多理论的努力被吸引来解决这些不一致。本文首先采用含时密度泛函理论（TD-DFT）和Franck-Condon（FC）近似，研究了电子-声子相互作用对最小类金刚石及其衍生物光学带隙的影响。然后，以比较的方式，这些结构的e-ph耦合和光学性能的表面效应被认为是。我们发现，碳的集体运动修改了以前的金刚烷的OG TD-DFT技术预测。这种效应的引入也可以充分解释扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法预测的高估的间隙。此外，我们表明，表面的化学是另一个值得注意的效果，可以影响的OG重整化和光谱线型的系统。
2016-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Spatially Resolved Photo-Excited Charge Carrier Dynamics in Phase-Engineered Monolayer MoS2
原子薄过渡金属二硫属化物（TMD）的本征光电性能的基本理解是至关重要的，它集成到高性能的半导体器件。在这里，我们调查的运输性质的化学气相沉积（CVD）生长单层二硫化钼（MoS 2）的光激发下，使用相关的扫描光电流显微镜和光致发光成像。我们研究了金属电极下的局部相变对在具有衍射极限空间分辨率的沟道长度上产生光电流的影响。虽然最大的光电流产生发生在肖特基接触的半导体（2 H相）的二硫化钼，金属相变（1 T相）后，光电流峰被观察到的设备通道的中心，这表明了强烈的减少原生肖特基势垒。使用的偏置和位置依赖性的光电流的分析表明，肖特基势垒高度为几毫电子伏的1 T和~200毫电子伏的2 H接触的设备。我们还表明，在1 T器件中的本机肖特基势垒的减少提高了光响应度超过一个数量级，在实现高性能的光电子器件的一个关键参数。所获得的结果铺平了一条道路，原子级薄的TMD的欧姆接触是必要的，以实现高效率的低功耗器件的固有光电性能的基本理解。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Spatiotemporal Mapping of Photocurrent in a Monolayer Semiconductor Using a Diamond Quantum Sensor
光电流的检测对于理解和利用光与物质的相互作用至关重要。虽然被广泛使用，但基于传输的检测在空间分布上是平均的，并且可能遭受低的光生载流子收集效率。在这里，我们介绍了一种无接触的方法来空间解决当地的光电流密度使用近端量子磁强计。我们界面单层MoS2与金刚石中氮空位中心的近表面系综，并通过其磁场分布图绘制所产生的光热电流分布。通过同步的光激发与动态解耦的传感器自旋，我们扩展了传感器的量子相干性，并实现灵敏度小至20 nA每微米的交流电流密度。我们的时空测量显示，光电流循环的漩涡，体现能斯特效应，并上升的时间尺度指示系统的热性能。我们的方法建立了一个前所未有的探测光电现象，非常适合新兴的类二维材料，并刺激应用大面积光电探测器和粘贴源的磁场量子控制。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A review on scanning photocurrent microscopy and its application to one- and two-dimensional materials
National Nanotechnology Research Center – UNAM（纳米技术研究中心）；Middle East Technical University（中东理工大学）
本文综述了扫描光电流显微镜的基本原理及其在一维和二维材料中光电响应的研究应用，讨论了其测量方法和解释策略，重点分析了激光聚焦激发的光热机制及该技术的局限性。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced charge injection from shallow point defects in diamond into water
本研究利用含浅层氮-空位中心的金刚石表面，实现了可见光至594纳米波长范围内的光致电流产生，揭示了NV中心主导载流子注入，为金刚石-液体界面的光化学与自旋应用提供新途径。
2024-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Photo-gating Carbon Nanotube Transistors
碳纳米管晶体管的光电测量已经显示出对入射光的各种各样的灵敏度。直接光电流过程与许多外在机制竞争。在这里，我们表明，可见光吸收在硅基板产生的光电压，可以电门的纳米管设备。由改变的栅极电压引起的光电流可以显著大于由于在纳米管中直接产生电子-空穴对引起的光电流。在这些设备中的光电门的主导地位证实了所产生的光电流的功率和位置的依赖性。功率依赖性是强烈的非线性和光电流测量通过该设备，即使当激光照射到1毫米的纳米管。
2007-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent and Photoconductance Properties of a GaAs Nanowire
本文报道了自由悬浮的p掺杂GaAs单根纳米线的光电流和光电导过程。纳米线通过分子束外延（MBE）生长，并且它们通过聚焦离子束（FIB）沉积技术电接触。所观察到的光电流是在纳米线和金属源-漏电极之间的肖特基接触处产生的，而所观察到的光电导信号可以由位于纳米线表面的光学产生的载流子引起的光电门效应来解释。这两种光电效应都对激发激光场的偏振敏感，从而实现偏振相关的光电探测器。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photocurrents at the surface of the three-dimensional topological insulator $\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$
拓扑绝缘体构成了一个新的和迷人的一类物质与绝缘体块但金属表面，主机高度移动载流子与自旋动量锁定。值得注意的是，表面电流的方向和大小可以通过定制的光束来控制，但其基本机制尚未得到很好的理解。为了直接解决这种光电流的“诞生”，我们需要将时间分辨率提高到基本散射事件的尺度（$\sim$ 10 fs）。在这里，我们激发和测量光电流的三维模型拓扑绝缘体$\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$的时间分辨率短至20 fs的采样伴随发射的宽带太赫兹电磁场从1到40太赫兹。值得注意的是，超快的表面电流响应是由沿硒铋键的电荷转移。与此相反，光子螺旋度相关的光电流被发现具有数量级小于预期的数量级从代方案的基础上不对称的狄拉克锥的人口减少。我们的研究结果也是直接相关的光电子器件的基础上拓扑绝缘体表面电流。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Elucidating the Influence of Native Defects on Electrical and Optical Properties in Semiconducting Oxides: An Experimental and Theoretical Investigation
在多晶氧化物基材料中使用自掺杂或产生空位的缺陷工程对光吸收、UV光检测和电开关具有深远的影响。然而，缺陷诱导的半导体氧化物器件在光检测和光敏性方面表现出增强，因此仍然是光电子学领域的研究热点。在这项研究中，半导体氧化物材料中的缺陷工程及其在基于光电子器件的应用中的作用进行了讨论。采用密度泛函理论，通过第一性原理电子结构计算，对缺陷态的识别进行了理论研究。特别是，在这项工作中，我们专注于探测缺陷引起的光和电过程的变化，通过实验以及计算调查。因此，系统的实验测量的光吸收，电开关，电荷密度，和光电流在缺陷丰富的半导体氧化物样品已被执行。我们的研究结果表明，缺陷可以导致增强的光电性能，如光电流，开关速度，光吸收等的半导体氧化物为基础的设备。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci
2D MoS$_2$/Au interfaces for enhanced opto-electronic response with sub-bandgap photons
通过在MoS₂上沉积金纳米颗粒，利用子带隙光子增强单层MoS₂的光电响应，实现显著提升的光电流。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Towards optical neuromodulation using nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond photoelectrodes
本研究通过氧处理调控N-UNCD表面，发现氧气炉退火可将近红外光响应提升约200倍，证明其有望用于安全限值内的光学神经刺激。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant superlinear power dependence of photocurrent based on layered Ta$_2$NiS$_5$ photodetector
本文报道基于多层Ta$_2$NiS$_5$的光电探测器在强光下表现出巨大超线性光电流（功率指数γ=1.5），通过双复合中心模型解释，并集成相机增强成像对比度。
2023-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photocurrent characteristics of individual GeSe2 nanobelt with Schottky effects
采用化学气相沉积技术成功地生长了GeSe2单晶纳米带。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对纳米结构的形貌和结构进行了表征。电子输运特性，光电导特性，和温度依赖性的电子特性进行了检查的设备上的个人GeSe 2纳米带。局域光电导研究表明，器件的大的光响应主要发生在金属-NB接触区。此外，从电流-电压特性和空间分辨光电流测量中提取了纳米带-Au接触的电学肖特基性质和GeSe 2纳米带的p型导电性质。在可见光范围内的高灵敏度和快速的光响应表明单个GeSe 2纳米带器件在实现光电开关方面具有潜在的应用。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Die to wafer direct bonding of (100) single-crystal diamond thin films for quantum optoelectronics
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Concordia University Montréal（麦考迪大学蒙特利尔分校）
本研究提出一种兼容半导体的直接键合工艺，用于在载体基板上键合高质量超薄单晶钻石薄膜，实现并行纳米加工，提升量子光电子器件性能。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Photocurrent Generation in a Metallic Transition Metal Dichalcogenide
二维层状材料中的光感应电流是由光电效应、光伏效应和非局域热载流子输运等机制引起的。近年来，半导体层状过渡金属二硫属化物已经被广泛研究，因为通过光产生电流是光电和光伏器件中的关键过程。然而，光电流的产生是出乎意料的金属2D层状材料，除非光热机制是普遍的。通常，高导热性和可见光谱的低吸收防止金属中的光热电流产生。在这里，我们报告的光响应从两端设备的机械剥离金属3R-NbS $_2$薄晶体使用扫描光电流显微镜（SPCM）在零和有限的偏压。SPCM测量表明，光电流主要出现在金属/NbS $_2$结的两端器件在零偏压。在有限偏压下，随着在金属/NbS $_2$结处产生的光电流，现在来自整个NbS $_2$晶体的负光响应是明显的。在我们的结果中，我们意识到，所观察到的光电流可以解释由激光激发引起的局部加热。这些发现表明，NbS $_2$是少数几种可能产生光电流的金属材料之一。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Generation and transport of photoexcited electrons in single-crystal diamond
我们报告的时间相关的光电流和运输测量的亚带隙光激发载流子在富氮（Ib型），单晶金刚石。瞬态载流子动力学的特征在于具有约3小时的长电荷存储寿命的俘获传导。通过测量光激发的霍尔效应，我们确认，电荷载流子是电子，并通过改变激发能，我们观察到一个强大的打开在光电导在~1.9 eV。这些发现揭示了氮掺杂单晶金刚石中的亚带隙态。
2009-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of traps in the photocurrent generation mechanism in thin In-Se photodetectors
硒化铟（InSe）薄膜由于其优异的电输运性能和光电性能，近年来在二维半导体材料领域引起了广泛的关注。然而，在薄InSe光电探测器中光电流产生背后的机制仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一组实验，旨在解释在文献中报道的薄InSe光电探测器的光响应度值的强散射。通过对在不同环境条件下工作的薄InSe基光电探测器进行光电测量，我们发现在这种材料中，光响应度、响应时间和光电流功率依赖性强烈相关。这一观察结果表明，光控效应起着重要的作用，薄的InSe薄片，它是在原始InSe器件的超高光响应性的主导机制。此外，当暴露的原始的InSe光电探测器的周围环境中，我们观察到一个快速和不可逆的变化的光响应，与减少的光响应伴随着操作速度的增加。我们属性这种光电探测器性能的变化（在大气中暴露）的密度降低的陷阱中存在的In Se，由于钝化的硒空位由大气中的氧物种。这种钝化伴随着InSe费米能级的下移和费米能级钉扎的减少，这导致Au和InSe之间的肖特基势垒的增加。我们的研究揭示了由缺陷引起的陷阱在定制基于2D材料的器件的特性中的重要作用，并提供了一种可控的路线来设计和功能化薄InSe光电探测器，以实现具有低光响应性或快速操作速度的器件。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valence band electronic structure evolution of graphene oxide upon thermal annealing for optoelectronics
报道了氧化石墨烯（GO）热还原过程中的价带电子结构演化。氧官能化的程度由退火温度控制，并使用实时紫外光电子能谱学监测电子结构演变。在~600 ℃的热退火条件下，我们观察到费米能级附近的态密度急剧增加。结果表明，虽然在热还原之前GO存在明显的带隙，但在该温度附近退火后，该带隙关闭。这种带隙闭合的趋势与电学、化学和结构性质相关，以确定一组对于光电子学最佳的GO材料性质。结果表明，在约500 ° C的温度下退火导致所需的性质，这通过与合成的对应物相比单个GO片的均匀和一个数量级的增强光电流图来证明。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent Imaging of p-n Junctions and Local Defects in Ambipolar Carbon Nanotube Transistors
利用扫描光电流显微镜（SPCM）研究了双极型碳纳米管（CNT）晶体管内部pn结的特性以及局部缺陷。我们的SPCM图像显示了金属接触附近的强信号，其极性和位置根据栅极偏置而变化。结合整体电导分析的SPCM图像还表明在n型操作制度中接触附近的内部pn结的存在和栅极依赖的演变。为了以纳米级分辨率确定pn结位置和耗尽宽度，使用高斯拟合。我们还测量了CNT器件在不同栅偏压下的电势分布，这表明使用SPCM技术可以成像局部缺陷和感应电场。我们的实验清楚地表明，SPCM是一个有价值的工具，用于成像和优化基于CNT的器件的电气和光电性能。
2007-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant nonlinear photocurrent in $\mathcal{PT}$-symmetric magnetic topological quantum materials
非中心对称系统中的非线性光电流引起了人们的广泛兴趣。本文提出了两种新的二阶非线性直流光电流，即时间反演对称性和反演对称性破缺系统中的磁位移光电流和磁注入光电流，它们分别对应于正常位移光电流和正常注入光电流.我们发现，MSC主要是由移位矢量和带间Berry曲率，和MIC是由吸收强度和不对称的群速度差在时间反演的$\pm$ $\textbf{k}$点。在$\mathcal{P}$和$\mathcal{T}$分别断裂的$\mathcal{PT}$对称系统中，圆偏振光和线偏振光可分别诱导MSC和MIC。以$\mathcal{PT}$对称磁性拓扑量子材料双层反铁磁（AFM）MnBi $_2$ Te $_4$为例，预测了在太赫兹频率范围内存在大的MIC，该MIC可以在两个AFM态之间以时间反转的自旋顺序进行磁切换.当NSC在$\mathcal{T}$对称系统中消失时，外部电场破坏了$\mathcal{PT}$对称性并使得能够实现可以电切换的大的NSC响应。MIC和NSC在线性$x$ / $y$ -偏振光下彼此垂直，并且在电场下高度可调谐，导致低至几个THz区域的巨大非线性光电流响应。这表明双层AFM MnBi $_2$ Te $_4$是一个具有丰富太赫兹和磁光电应用的可调平台。目前的工作表明，非线性光电流提供了一个强大的工具，破译磁结构和相互作用，特别是富有成效的探测和理解磁性拓扑量子材料。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Nanogap Quantum Dot Photoconductivity through Optoelectronic Trap Manipulation
纳米尺度器件因其可调的电子和光学特性而被广泛研究，但杂质和缺陷的影响在这些长度尺度上被放大，并可能导致半导体材料特性的变化知之甚少。通过在核壳结构的CdSe/ZnS半导体纳米晶体桥接的纳米间隙中进行大量的光电导测量，我们发现了影响固态电荷陷阱种群的光电方法。我们引入了一个模型，统一了以前的工作，并转换成一个可重复的和强大的光电流响应由于陷阱状态操纵的问题，在电子特性的不可重复性。由于陷阱在许多物理过程中占主导地位，这些发现可能会导致通过控制和优化杂质和缺陷来改善各种纳米级应用的性能和器件可调谐性。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of ferroelectricity-driven Berry curvature enabling charge- and spin-controllable photocurrent in tin telluride monolayers
在晶体破碎的固体中，可以出现Berry曲率（BC）的极结构，并且它们已被用作控制输运性质的通用工具。例如，BC的非线性分量是由时间反演对称性破缺引起的，而BC偶极子是由缺乏反演对称性引起的，分别导致反常霍尔效应和非线性霍尔效应。基于第一性原理计算，我们表明，在碲化锡单层的铁电性产生一个独特的BC分布，这提供了电荷和自旋可控的光电流。即使具有相当大的带隙，铁电驱动的BC偶极也可与小带隙拓扑材料的偶极相媲美。通过控制光子旋向和铁电极化，以可控的方式产生电荷和自旋圆形光电流。IV族单硫族化合物单分子膜的铁电性是控制BC偶极和非线性光电响应的有用工具。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ultrafast edge photocurrent dynamics in WTe$_2$ driven by broken crystal symmetry
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT株式会社基础研究所）；Department of Electrical Engineering, University at Buffalo（布法罗大学电气工程系）
研究揭示WTe₂中由晶格对称性破坏驱动的超快边缘光电流动力学，展示超快光-电转换及皮秒级电流方向切换，为开发自供电超快光电设备提供新策略。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Valley polarization and photocurrent generation in transition metal dichalcogenide alloy MoS$_{2x}$Se$_{2(1-x)}$
本研究实验探究了单层和双层TMDC合金MoS$_{2x}$Se$_{2(1-x)}$的谷极化与圆光致伏打效应光电流产生及电控，结合第一性原理计算，证实了内部电场打破面外镜面对称性。
2023-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing bulk and edge photocurrent flow in anisotropic Weyl semimetals
本研究利用氮-空位中心量子磁力测量结合 SPCM，直接成像 WTe2 与 TaIrTe4 中的光电流，揭示各向异性光热电效应这一被忽视的体相电流机制。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bulk photogalvanic current control and gap spectroscopy in 2D hexagonal materials
本文研究二维六方材料在强场下的体光伏效应，发现单色椭圆脉冲可产生可调控光电流，其振幅对椭圆率的依赖可反映能隙大小，为新型光谱学提供途径。
2025-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Robust edge photocurrent response on layered Type II Weyl semimetal WTe2
基于量子材料的奇异性质和新的工作原理的光传感和能量收集具有很大的潜力，可以突破传统光电探测器和太阳能电池的基本性能限制。Weyl半金属作为拓扑非平凡材料，由于其在Weyl节点附近的无带隙线性色散和在Weyl节点附近的Berry场增强的非线性光学效应，显示出新颖的光电性质，在光探测和能量收集方面具有潜在的应用前景。在这项工作中，我们证明了强大的光电流产生的电荷分离的光激发的电子-空穴对在边缘的Td-WTe 2，II型外尔半金属，由于沿某些晶体断裂方向的晶体对称性断裂，并可能增强强大的费米弧型表面状态。使用扫描光电流显微镜（SPCM）的测量，我们进一步证明了边缘电流响应是强大的在一个宽的激发光子能量。我们发现，这种强大的功能是高度通用的，并普遍出现在广泛的一类量子材料具有类似的晶体对称性。此外，这些边缘光电流和Weyl半金属的拓扑性质之间的可能的连接进行了探讨。在这项工作中所展示的鲁棒和通用的边缘电流响应提供了一种新型的电荷分离机制，用于在宽波长范围内的光传感和能量收集。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Demonstration and Transformation Mechanism of Quenchable Two-dimensional Diamond
本研究通过激光加热制备高质量二维钻石，揭示其转变机制及光学性质与sp3浓度的关系。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Dye-Sensitized Ternary Copper Chalcogenide Nanocrystals: Optoelectronic Properties, Air Stability and Photosensitivity
我们报告的铜硫硒化物以及硒化铜纳米晶体与有机π系统钴β-四氨基酞菁的配体交换的效果，并分析这些混合材料的薄膜的结构，光学和电学性质的变化。紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱表明配体与纳米晶表面有很强的相互作用。掠入射小角度X射线散射研究表明，在配体交换后，粒子间距离显着收缩。对于缺铜的硒化铜，这种收缩对电传输的影响可以忽略不计，而对于缺铜的硫化硒化铜，电导率增加了8个数量级，并导致类似金属的温度依赖性传输。我们讨论了这些差异，在光的电子与离子传输在两种材料中的不同贡献，并强调其在环境条件下的传输性能的稳定性的影响。与光电流测量，我们证明了高的光响应度为200-400 A W-1的酞菁封端的硫化硒化铜，并强调在这方面的有机π-系统，作为一个电子连接器和光敏剂在同一时间的有益作用。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-based nanostructured composite films: elastic, mechanical and optoelectronic properties derived from computer simulations
在这篇综述中，我们提出了我们最近的计算工作的碳基纳米结构复合材料。这些材料由嵌入在无定形碳基质中的碳微晶组成，并在这里通过经典和半经验量子力学模拟进行建模。我们调查这些材料的能量，机械弹性，和光电性能。一旦讨论了复合材料的稳定性，我们就开始计算它们的弹性模量和常数，它们的各向异性和弹性恢复。在下一步，我们专注于金刚石复合材料，这被认为是最稳定的复合材料中研究，并超越了弹性制度，以研究其理想的断裂。最后，对于这些材料，计算了电子态密度、介电函数和光学响应，并将其与结构中的无序联系起来。我们的研究结果揭示了这些材料在纳米技术应用中的高潜力，特别是作为超硬涂层。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Highly nonlinear biexcitonic photocurrent from ultrafast inter-layer charge transfer
单层半导体中的强库仑相互作用允许它们具有光学活性的大的多体态，例如五粒子态，带电双激子。强的非线性光吸收的带电双激子下的光谱共振，加上其带电的性质，使其有趣的非线性光电探测-一个领域，迄今尚未探索。在不对称设计的几层石墨烯封装的1 L-WS $_2$异质结构中使用高内置垂直电场，在这里，我们报告了在零外部偏压（自供电模式）下由两个带电双激子物种的强吸收产生的大的高度非线性光电流。时间分辨的测量表明，所产生的带电双激子转移到几层石墨烯在一个时间尺度的子-5 ps，表明超快的光响应的固有限制。利用单色和双色光致发光激发光谱，我们表明，这两个双激子峰起源于亮-暗和亮-亮激子-激子组合。由于其双激子起源，加上由于快速层间电荷转移的超快响应，光电流中的这种固有的非线性，证实了操纵单分子膜中的多体效应对可行的光电应用的前景。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photocurrent generation with two-dimensional van der Waals semiconductors
近年来，二维（2D）材料引起了人们极大的兴趣。这一系列材料允许实现多功能电子设备，并有望成为下一代（光）电子产品。它们的电子性质强烈地依赖于层数，从基本的角度来看，它们很有趣。对于电子应用，半导体2D材料受益于相当大的迁移率和大的开/关比，这是由于通过栅极场效应可实现的大调制。此外，由于机械强度和柔性，这些材料在断裂之前可以承受大的应变（> 10%），使得它们对于应变工程和柔性装置是有意义的。即使在单层形式下，半导体2D材料也表现出有效的光吸收，从而使光电探测器具有较大的响应度。因此，半导体层状2D材料是光电应用，特别是光电探测的强有力的候选者。在这里，我们回顾了基于半导体二维材料的光电探测器的最新技术，重点是过渡金属二硫属化物，新型范德华材料，黑磷和异质结构。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the Miniband Structure of Graphene Moiré Superlattices via Gate-dependent Terahertz Photocurrent Spectroscopy
本文提出栅极依赖太赫兹光电流谱技术，探测石墨烯莫尔超晶格微带结构中的避免带交叉和微小能隙，并揭示非共振增强响应与体光电流机制，为低噪声太赫兹探测提供新平台。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-infrared excitation of nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond photoelectrodes in saline solution
本研究测量氮掺杂超纳米晶金刚石（N-UNCD）的近红外光响应，明确其响应衰减机制与表面终止的影响，证实氧终止N-UNCD的光电流可在安全限值内实现脑组织细胞外刺激，为深部神经光学刺激提供材料基础。
2018-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin of persistent photoconductivity in surface conducting hydrogenated diamond films
本研究通过氧终止调控载流子密度，揭示氢化金刚石表面持续光电导源于随机局域势涨落与渗流输运，并受二维空穴气与吸附层库仑作用影响，为金刚石光电器件设计提供新见解。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
CVD grown bilayer MoS2 based artificial optoelectronic synapses for arithmetic computing and image recognition applications
Indian Institute of Technology, Bombay（孟买印度理工学院）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）；Jackson State University（杰克逊州立大学）；Institute of Physics, Bhubaneswar（布巴内斯瓦尔物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
基于双层MoS2的突触器件实现低功耗神经形态计算，具备算术运算和图像识别能力。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
An integrated and multi-purpose microscope for the characterization of atomically thin optoelectronic devices
基于石墨烯和其他二维（2D）材料（例如过渡金属二硫属化物（TMD））的光电子器件是广泛研究兴趣的焦点。这些新兴的原子级薄材料和器件的表征强烈依赖于一组涉及光学和电子仪器的测量，从扫描光电流映射到拉曼和光致发光（PL）光谱。此外，概念验证设备通常由微米尺寸的薄片制成，需要显微镜技术来表征它们。目前最先进的商业仪器提供了表征这些材料的各个特性的能力，而没有选择原位表征足够宽范围的互补光学和电学特性。目前，将原子级薄材料从一个系统切换到另一个系统的要求通常会通过大气污染从根本上影响这些独特敏感材料的特性。在这里，我们提出了一种集成的多用途仪器，专用于基于2D材料的器件的光学和电学表征，该仪器能够在一个单一的设置中执行低频电学测量，扫描光电流映射，拉曼，吸收和PL光谱。我们通过对石墨烯、过渡金属二硫属化物（TMD）和Si进行多次测量来表征该装置。每个单独的测量技术的性能和分辨率被认为是等同于市售仪器。与现在的商业系统相反，所开发的仪器的一个显著优点是，第一次在一个紧凑的单元中展示了广泛的互补光电和光谱表征技术的集成。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Exploring the functional properties of diamond-like quaternary compound Li$_2$ZnGeS$_4$ for potential energy applications: A theoretical approach
本文基于 DFT 采用 GGA 与 mGGA 泛函系统计算 Li$_2$ZnGeS$_4$ 的电子、光学、力学及压电性能，并验证其结构稳定性，指出其适用于光电子与压电领域。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Accurate electronic and optical properties of hexagonal germanium for optoelectronic applications
高质量的无缺陷的硅和锗的朗斯代尔石现在可以生长在六角纳米线衬底。这些六方相的第IV族半导体已被预测表现出改善的电子和光学性能的光电应用。虽然朗斯代尔硅是一种良好的间接半导体，实验数据和可靠的计算朗斯代尔锗是稀缺的，并不一致的性质，其差距。利用从头算密度泛函理论，我们计算了六方锗的精确结构，电子和光学性质。鉴于众所周知的灵敏度的电子结构计算Ge的基本近似，我们系统地测试了几个交换相关泛函，包括元GGA和混合泛函的性能。我们首先验证我们的方法立方锗，获得原子几何形状和能带结构与现有的实验数据非常吻合。然后，同样的方法被应用到预测的电子和光学性质的lonsdaleite锗。我们描绘朗斯代尔锗直接半导体只有弱偶极活性的最低光学跃迁，小的带隙，巨大的晶场分裂，和强烈的各向异性的有效质量。出乎意料的小的直接间隙和最低的光学跃迁的振子强度解释的对称性和回折的金刚石结构的能带。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Strain Transfer and Optoelectronic Performance in MoS2 Devices via Formvar Encapsulation
该研究比较 PVFM/Formvar、PC 和 PMMA 封装对柔性 PP 衬底上 MoS2 薄片的影响，证明 PVFM 可显著增强应变传递并提升光电器件响应与寿命。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Terahertz driven extremely nonlinear bulk photogalvanic currents in non-resonant conditions
我们报告的非共振双色场是圆偏振和共同旋转的材料驱动的体光电流的产生。非线性光电流具有完全可控的方向性和幅度，而不需要载波包络相位稳定或几个周期的脉冲，并且以远小于带隙的光子能量产生（减少光转换过程中的加热）。我们证明与从头计算的光电流产生机制是普遍的，并出现在缺口材料（硅，金刚石，氧化镁，hBN），在半金属（石墨烯），并在二维和三维系统。光电流依赖于子激光周期不对称的非线性响应，建立从周期到周期的导带填充相干。重要的是，光电流总是横向于共圆激光器的主轴，而不管材料的结构和方向（类似于霍尔电流），我们发现这源于驱动系统中的广义时间反演对称性。在高激光功率（~10^13 W/cm ^2）下，这种对称性可以被大量的电子激发自发地打破，这伴随着载波包络相位灵敏度和超快多体效应的出现。我们的研究结果是直接适用于有效的光驱动控制的电子，并提高子带隙体光伏效应。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photovoltaic and photothermoelectric effect in a double-gated WSe2 device
二硒化钨（WSe 2）是一种半导体过渡金属二硫属化物（TMDC），由于其具有双极性和直接带隙的单层结构，在光电子器件中显示出很大的应用潜力。最近，不同的研究小组已经利用WSe 2的双极性来实现电可调的PN结，展示了其在数字电子和太阳能电池应用中的潜力。在这封信中，我们专注于不同的光电流产生机制，在一个双栅WSe 2设备通过测量光电流（和光电压）的本地栅极电压是独立变化的组合，上面和下面的带隙照明。这使我们能够区分两种主要的光电流产生机制：光伏效应和光电热效应。我们发现，占主导地位的机制取决于所定义的门配置。在PN和NP配置中，光电流主要是由光伏效应产生的，并且该设备在532 nm照明下显示出0.70 mA/W的最大响应度，并且上升和下降时间接近10 ms。由光电热效应产生的光电流出现在PP配置中，并且是比由光伏效应产生的电流（在PN和NP配置中）大两个的因子。这表明，光热电效应可以在基于WSe 2的器件中发挥重要作用，其中由例如薄片厚度的不对称性或电极的光学吸收引起的强光学吸收区域在照射时产生相当大的热梯度。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning Optoelectronic Properties and Photoelectrochemical Performance of \b{eta}-TaON via Vanadium Doping
Mads Clausen Institute, University of Southern Denmark（南丹麦大学马兹·克拉斯延研究所）；Department of Materials Science and Engineering, School of Materials and Chemical Technology, Institute of Science Tokyo（东京科学院校材料化学技术学院材料科学与工程系）；Instituto Tecnológico de Chascomús (INTECH), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（查斯科穆斯技术研究所，国家科学技术研究委员会）；Escuela de Bio y Nanotecnologías, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)（圣马丁国立大学生物与纳米技术学院）；Physical−Technical Institute, National Academy of Sciences of Tajikistan（塔吉克斯坦科学院物理技术研究所）；School of Optoelectronic Engineering and CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院及CQUPT-BUL创新研究院）；Center For Development of Nanotechnology at the National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学纳米技术开发中心）；Department of Applied Chemistry, School of Science and Technology, Meiji University（明治大学理学院应用化学系）；Institute for Aqua Regeneration, Shinshu University（信州大学水再生研究所）
通过钒掺杂优化β-TaON的电子结构和光电化学性能，提升水分解效率。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic Effects of Self Trapped Holes in Gallium Oxide Devices
Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Institute for Materials Research（材料研究所）
研究氧化镓器件中光生成自陷空穴对静电学和电流传导的影响，通过电容-电压、电流-电压和温度依赖的I-V测量，揭示了图像力势垒降低模型的不足，并利用 Fowler-Nordheim 隧穿理论解释了光电流增益机制。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A black phosphorus photo-detector for multispectral, high-resolution imaging
黑磷是一种层状半导体，鉴于其在光电子学中的应用而被深入研究。本文研究了一种在可见光（λ_{VIS}= 532 nm）和红外（λ_{IR}= 1550 nm）波段都能获得高对比度（V>0.9）图象的多层黑磷光电探测器。在第一步中，通过使用光电流显微镜，我们映射设备的有源区，我们表征响应度和增益。在第二步中，通过将黑磷设备部署为共焦显微镜设置中的点状探测器，我们获得具有亚微米分辨率的衍射极限光学图像。结果表明，黑磷作为高光谱成像应用的光电材料的有用性。
2014-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interfacial control of hot-carrier extraction and photostability in two-dimensional materials
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；TU Vienna（维也纳工业大学）
研究通过THz发射光谱探测二维WS₂在不同界面下的载流子动力学，发现粗糙Au界面产生更大的光电流，揭示了界面设计对性能和稳定性的重要性。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Photodetection in p-n junctions formed by electrolyte-gated transistors of two-dimensional crystals
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单分子膜由于其强的光吸收和优异的电子性质而受到人们的广泛关注。这些优点使得这种二维晶体在光电子器件方面有着广阔的应用前景。在光电转换器件如光电探测器和光电池的情况下，pn结是最重要的器件之一。在这里，我们展示了WSe 2单层膜的光电探测。我们制备了电解质门控双极晶体管，并在270 K下用电解质门控技术形成了静电pn结。这些pn结被冷却以固定离子运动（和pn结），并且我们在没有外部偏压的情况下观察到合理的光电流谱，表明pn结的形成。非常有趣的是，二端器件比三端器件表现出更高的光响应性，这表明形成了高度平衡的阴离子和阳离子层。最大光响应率达到5 mA/W，与第一激子峰共振。我们的技术为原子级薄晶体的光电子学提供了重要证据。
2016-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Reductive Contact and Dipolar Interface Engineering Enable Stable Flexible CsSnI3 Nanowire Photodetectors
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Optics Valley Laboratory（光谷实验室）；Wuhan Huaming Renewables Co., Ltd.（武汉华明新能源有限公司）；Wuhan Haisipulin Technology Development Co., Ltd（武汉海思普林科技发展有限公司）；Department of Electrical Engineering, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院电气工程系）；South-Central Minzu University（中南民族大学）
通过还原接触与偶极子界面工程，实现柔性CsSnI3纳米线光电探测器的高近红外响应和长期稳定性。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microstructural and Optical Emission Properties of Diamond Multiply Twinned Particles
多重孪晶粒子是一种迷人的晶体学实体，由于其对称性和环状结构而具有许多可控的性质。我们研究的重点是金刚石MTP托管光学活性缺陷，对象展示了新兴的光电和量子器件的高应用潜力。在这项工作中，我们讨论的生长机制以及微结构和光学性质的MTP聚集高密度的硅空位复合物的特定晶体不规则性。结果表明，硅杂质通过在规则八面体晶粒的100个晶面上密集形成穿透孪晶来激发MTP的快速生长。我们还表明，从嵌入在孪晶界的Si色心的零声子线发射占主导地位的MTP基发光器件的光和电致发光光谱定义其稳态光学性质。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quasiparticle Band Gaps, Excitonic Effects, and Anisotropic Optical Properties of Monolayer Distorted 1-T Diamond-chain Structures
我们报告了多体微扰理论计算的激发态性质的扭曲1-T金刚石链单层的二硫化物（ReS 2）和二硒化物（ReSe 2）。电子自能大大提高了它们的准粒子带隙，令人惊讶的是，单层ReSe 2转换为直接带隙半导体，这是，然而，被认为是一个间接的密度泛函理论计算。它们的光学吸收光谱由强束缚激子决定。与六方结构不同，畸变的1-T ReS 2的最低能量亮激子表现出完美的8字形偏振依赖性，而ReSe 2的最低能量亮激子仅表现出部分偏振依赖性，这是由于两个近简并的亮激子的偏振偏好不一致。我们的第一性原理计算与实验一致，为光电应用铺平了道路。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Bidirectional Photoinduced Carrier Transfer in Fluorinated Quasi-2D Perovskites Governing Enhanced Photocurrent Generation
研究揭示了氟化近二维钙钛矿中双向光诱导载流子转移机制，通过相间电荷分离提升光电流性能。
2025-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Photogalvanic effect induced charge and spin photocurrent in group-V monolayer systems
本文利用NEGF-DFT第一性原理计算研究了第V族单层（As、Sb、Bi）的线性光生电流效应，发现其在扶手椅方向产生净电荷电流、锯齿方向产生纯自旋电流，且电流可随屈曲高度调控，展示了其在超薄铁电光电器件中的应用潜力。
2023-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High frequency electric field induced nonlinear effects in graphene (review)
综述了石墨烯的非线性光学和光电特性，重点介绍了石墨烯的谐波产生、频率混频、光子拖曳和光电流效应以及相干干涉效应产生光电流的过程。本文介绍了这一主题的最新进展，包括最近的进展和公认的结果。控制传输的各种物理机制进行了深入的描述，包括基于对称性参数的唯象描述，非线性响应的可视化物理模型，以及个体效应的微观理论。
2013-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Grapheayne: a class of low-energy carbon allotropes with diverse optoelectronic and topological properties
通过系统的第一性原理计算，预测了一系列具有新颖光电性质和丰富拓扑结构的碳同素异形体。这些迷人的碳同素异形体可以通过将炔键（-C $\equiv$ C-）插入石墨中而得到，因此它们被称为石墨烯。Grapheayne具有两个不同的空间群，$P$ 2/ $m$或$C$ 2/ $m$，并且同时含有$sp$、$sp^2$和$sp^3$化学键。它们的形成能低于已经实验合成的石墨二炔和其他理论预测的具有炔键的碳同素异形体。特别地，当石墨- $n$的宽度$n$超过15时，其内聚能低于金刚石的内聚能，并且随着$n$的增加而接近石墨的内聚能。值得注意的是，我们发现，一些grapheaynes表现为半导体与直接窄带隙和所有已知的半导体碳同素异形体中最高的吸收系数，而其他一些拓扑半金属与节线。特别是，一些grapheayne可以被设计成具有在1.07-1.87 eV范围内的可调直接带隙，并且具有用于光伏应用的理想特性。我们的工作不仅揭示了石墨族独特的原子排列和突出的性质，而且为催化剂、储能、分子筛、太阳能电池和电子器件提供了一个有前途的材料宝库。
2019-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
