近日，国际知名期刊Advanced Science（《先进科学》）发表了无机化学教研室张权博士在高性能光电子材料领域的最新研究成果。论文题为“Solution-Processable Van Der Waals Heterojunctions on Silicon for Self-Powered Photodetectors with High Responsivity and Detectivity”（基于溶液处理的范德华异质结硅基用于高响应度和高探测度自供电光探测器）。张权博士为论文第一通讯作者，清华大学穆金龙博士和北京航空航天大学李景教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文第一通讯单位。Advanced Science是Wiley出版社旗下高水平跨学科期刊，聚焦前沿科学研究，开放获取，涵盖材料、医学、能源等领域，是SCI中科院一区top期刊，最新影响因子为14.3，具有广泛学术影响力。
硅表面高密度表面态长期以来阻碍了高性能光探测器的发展，导致暗电流过大，从而影响响应度和探测度。通过全溶液喷雾涂层工艺，在n型硅基底上构建Cu3(HHTP)2/Ti3C2 MXene范德华异质结，实现了自供能模式下的超高响应度（1.8 A W-1）和探测度（1.63×1012 Jones）。该结构利用Cu3(HHTP)2/n-Si的I型异质结与Ti3C2/Cu3(HHTP)2肖特基势垒的协同效应，有效分离光生载流子并抑制暗电流，同时在365-700nm宽波段范围内展现出超过3.9×104的开关比。通过第一性原理计算揭示了异质结界面处的定向电荷转移机制：Ti3C2层光生电子经Cu3(HHTP)2中间层高效传递至n-Si电极，形成增强型光伏效应。这种基于MOF与MXene的协同集成方案，不仅解决了传统硅基光探测器的表面态密度问题，还实现了无需外部电源的自供能运行模式。该研究成功突破硅基光探测器暗电流瓶颈，为自供能光电子器件发展开辟新路径，同时为二维材料在光通信、生物成像等领域的应用提供新思路。
(a) n-Si上Cu3(HHTP)2的合成示意图，(b) Ti3C2/Cu(HHTP)2/n-Si光电探测器的制备示意图，(c) 各种不同类型MXene或MOF材料在自供电光电探测器中性能对比图
论文信息：
Solution‐Processable Van Der Waals Heterojunctions on Silicon for Self‐Powered Photodetectors with High Responsivity and Detectivity
Yuansheng Ge, Da Lei, Chaojun Zhang, Quan Zhang*, Jinlong Mu*, Jing Li*
Advanced Science, 2025, 2500027.
论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202500027
