清华大学张如范团队Adv. Funct. Mater.：基于悬空超长CNTs-MoS2异质结网络的高性能光电探测器

主要观点总结

本文介绍了清华大学张如范教授团队在高性能碳纳米管光电探测器方面的最新突破。研究团队设计了基于悬空超长碳纳米管-二硫化钼异质结网络（s-UCNTBs-MoS 2）的高性能光电探测器。该探测器具有快速响应、高响应度、高探测率和宽响应范围等优异的光电性能。该工作为通过结构设计构建高性能碳纳米管器件提供了一种有效的方法，并为一维范德华异质结和超长碳纳米管在更多前沿领域的应用提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

光电探测器在环境监测、军事侦察、医学成像、网络通信等领域应用广泛。二维材料在光电器件构建方面展示出了优异的光电性能。然而，基于单元素材料的光电探测器整体性能欠佳。碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学等性能，在碳基集成电路、场致发射、柔性可穿戴设备等领域有广阔的应用前景。将碳纳米管与其他材料复合构建异质结界面是提高电子-空穴对分离效率的一种实用策略。

关键观点2: 成果介绍

张如范教授团队设计了基于悬空超长碳纳米管-二硫化钼异质结网络（s-UCNTBs-MoS 2）的光电探测器。该探测器在结构设计上具有避免基底声子散射影响、快速散热和有效促进光生电子/空穴对的传输和分离等优势。其性能优于纯悬空碳纳米管网络和多数已报道的碳基光电器件。

关键观点3: 实验数据与结果

与先前报道的纯悬空碳纳米管光电探测器相比，s-UCNTBs-MoS 2 光电探测器的整体性能提高了近2个数量级。该探测器在可见光和近红外波段表现出超快响应、高响应度、高探测率和良好稳定性。其响应和衰减时间分别为0.03和0.04 ms，在大气环境下放置超200天后仍能保持与初始光电流值相当的水平。

关键观点4: 机制分析

s-UCNTBs-MoS 2 网络-空气界面处（悬空）的超高传热系数和较大的网络表面积保证了器件的快速散热和超快响应。MoS 2 层与碳纳米管表面的结合增强了s-UCNTBs-MoS 2 异质结界面处的电子转移。异质结界面处的内建电场可以有效促进光生电子/空穴对的传输和分离，从而提高探测器的整体性能。

关键观点5: 总结与展望

该研究设计了一种可控的策略，直接在悬空超长碳纳米管网络表面生长MoS 2 薄层以构建s-UCNTBs-MoS 2 异质结网络。该研究为通过结构设计构建高性能碳纳米管器件提供了一种有效的方法，并为一维范德华异质结和超长碳纳米管在更多前沿领域的应用提供了新的思路。

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