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室溫中波紅外光電探測在光通信、復(fù)雜環(huán)境偵察、量子信息、自動導(dǎo)航、醫(yī)療診斷、與遙感控制等前沿尖端應(yīng)用中發(fā)揮著舉足輕重的作用。幾十年來，研究者在探索和優(yōu)化中波紅外光電探測器的候選材料方面取得了不斷的進展。其中，包括從HgCdTe、InSb、量子阱結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)窄帶隙半導(dǎo)體到石墨烯、黑磷、拓?fù)浒虢饘俚刃滦投S材料。作為一種新興的II型Dirac半金屬，2D PtSe₂憑借其獨特的能帶結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的物理特性成為發(fā)展中波紅外光電探測的潛力候選對象。盡管取得了持續(xù)的進步，但基于PtSe₂的光電探測器在中波紅外波段仍存在響應(yīng)度低的問題，且其靈敏度與響應(yīng)速度的協(xié)同提升仍面臨挑戰(zhàn)。

在本工作中，通過引入二維過渡金屬硫族化合物MoTe2與II型Dirac拓?fù)浒虢饘貾tSe2構(gòu)筑范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效解決了暗電流大、響應(yīng)速度緩慢等瓶頸問題。在2.75-4.25 μm的中波紅外光譜范圍內(nèi)，PtSe₂/MoTe₂光電探測器在室溫工作條件下展現(xiàn)出了優(yōu)異的響應(yīng)度(8.4–2.5 A W^-1)和比探測率(4.5×10⁹–1.3×10⁹ cm Hz^1/2W^-1)。在長波紅外10.6 μm波段，該探測器仍能保持良好的響應(yīng)度（0.12 A W^-1）和比探測率（6.3×10⁷ cm Hz^1/2W^-1）。特別地，PtSe₂/MoTe₂光電探測器在可見光至近紅外光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)了3–5 μs的優(yōu)異光響應(yīng)速度，富有競爭力的3 dB帶寬（0.13 MHz）表明該探測器具備魯棒的寬帶探測能力。此外，在中波紅外4050nm波段下，其展示出與先進室溫中波紅外探測器性能相當(dāng)?shù)?60 μs的快響應(yīng)速度。憑借其卓越的響應(yīng)速度特性，PtSe₂/MoTe₂光電探測器在光通信及信息技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)前沿領(lǐng)域的信息傳輸應(yīng)用中展現(xiàn)出重要潛力。相關(guān)研究成果近期以《High-Sensitive Uncooled Mid-Wave Infrared Photodetector Based on PtSe₂/MoTe₂ Heterojunction with Fast Speed》 為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》期刊（Adv. Funct. Mater. 2025, 2423102）。該論文第一作者為廈門大學(xué)物理系22級博士研究生劉瀟，通訊作者為廈門大學(xué)張學(xué)驁教授、蔡偉偉教授，國防科技大學(xué)鄧楚蕓副研究員以及安徽大學(xué)龍明生教授，廈門大學(xué)物理系為論文第一單位。該研究成果得到國家自然科學(xué)基金項目（12374193）的資助支持。