创新点：复旦大学王建禄教授团队借助溶液处理工艺开发出高性能MXene/PbS胶体量子点近红外光电探测器，Ti3C2Tx替代传统透明电极，实现了接触界面的优化，降低了界面缺陷和器件制备工艺难度，为后续构建基于量子点和MXene的大面阵红外光电探测器提供新的思路。

关键词：PbS CQDs，MXene，界面工程，近红外光电探测器，复旦大学

图1. PbS CQDs与不同透明电极层界面示意图和MXene/PbS CQDs界面TEM图。

红外光电探测器在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用。作为该领域炙手可热的明星材料，PbS胶体量子点（CQDs）由于其吸收系数高，带隙可调和低温溶液加工等优点，有望实现兼具高性能、低成本、低功耗和小型化的近红外与短波红外成像。然而，传统透明导电电极与PbS CQDs界面处往往会形成作为光生载流子复合中心的表面态和缺陷，从而严重限制了器件的光电性能。因此，优化透明导电电极材料和工艺，降低界面缺陷对于实现高性能红外探测至关重要。

基于此，复旦大学王建禄教授团队联合韩美康青年研究员报道了一种工艺简单、经济实惠的方法，即利用二维Ti3C2Tx MXene制备具有高电导和高近红外透过率的透明电极层，可以覆盖PbS CQDs层的表面裂缝来有效抑制界面缺陷的形成。与传统溅射法制备的氧化铟锡透明电极层相比，界面缺陷态密度可以降低一个数量级。抑制界面缺陷后MXene/PbS CQDs光电二极管在940 nm入射光下展现出高探测率（5.51X1012 cmW−1Hz1/2），大动态范围（140 dB）和快速光响应（0.76 MHz），在已报道的PbS CQDs光电二极管中，具有最优异的综合性能（图2）。此外，MXene/PbS CQDs光电二极管在大气环境中展现出优异的稳定性。与传统技术相比，这种溶液加工的方法有望助力开发大规模CQDs红外光电探测器。

图2. MXene/PbS CQDs光电二极管的光电探测性能。（a）暗态和不同强度近红外光940 nm入射光照射下的J-V曲线；（b）940 nm入射光照射下光电流和光强的线性响应；（c）外量子效率和响应率谱图；（d）瞬态响应；（e）3 dB响应带宽；（f）零偏压下的电流噪声谱；（g）文献中报告的典型PbS CQD光电探测器与MXene/PbS CQDs光电二极管的探测率和带宽的性能对比。

相关工作以“Interface Engineering to Drive High-Performance MXene/PbS Quantum Dot NIR Photodiode”为题，发表在Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202307169）上，论文第一作者为复旦大学芯片与系统前沿技术研究院博士生狄云翔和博士后巴坤，通讯作者为复旦大学芯片与系统前沿技术研究院及光电研究院王建禄教授，光电研究院韩美康青年研究员和芯片与系统前沿技术研究院巴坤博士。

WILEY

论文信息：

Interface Engineering to Drive High-Performance MXene/PbS Quantum Dot NIR Photodiode

Yunxiang Di, Kun Ba*, Yan Chen, Xudong Wang, Mingqing Zhang, Xinning Huang, Yi Long, Mengdi Liu, Shukui Zhang, Weiyi Tang, Zhangcheng Huang, Tie Lin, Hong Shen, Xiangjian Meng, Meikang Han*, Qi Liu, Jianlu Wang*

Advanced Science

DOI：10.1002/advs.202307169

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