偏振敏感型光電探測器可以高效采集光信号、屏蔽光噪聲，并在複雜環境下提高目标識别率，廣泛應用于導航、傳感器、光學開關等領域。傳統偏振探測器需要偏振片、透鏡系統、檢測元件等複雜的結構和制作工藝，這就阻礙了光電器件的小型化和集成化。具有偏振特性的低維各向異性材料因擁有微小的尺寸、豐富的結構、強的光與物質相互作用和良好的兼容性，被認為是下一代偏振探測器的候選者。低維各向異性材料一般包括二維和一維材料。二維材料，如黑磷，擁有各向異性晶體結構和高光學靈敏度，可以對偏振光進行探測。由于維度的限制，基于二維材料的偏振探測器隻能實現單面探測。一維材料，特别是一維納米/微米結構，具有晶體結構的各向異性。利用一維納米結構材料，如磷化铟，可以實現偏振光探測。一維納米結構因為直徑遠小于探測波長，但長度卻遠大于波長，其偏振敏感性主要來源于幾何結構的各向異性。通常，當入射光的偏振方向平行于一維納米結構的長軸時，偏振光電流最大。所以，對于一維納米結構材料，晶體結構的各向異性和多面結構對偏振敏感性的影響常被忽略。因此，基于低維材料的偏振探測器僅限于幾何結構的單面，低維多面偏振探測器還尚未被發掘，揭示各向不同物理特性。

針對上述問題，南京航空航天大學阚彩俠教授團隊與複旦大學方曉生教授、南方科技大學蘇龍興教授合作，通過化學氣相沉積法生長出高結晶質量的硒化銻（Sb₂Se₃）微米帶，并成功實現了基于Sb₂Se₃微米帶的雙面偏振探測器。Sb₂Se₃微米帶的偏振探測器從寬的輻照面到窄的輻照面，偏振敏感性出現了明顯的垂直反轉。相關研究成果以“Perpendicularly Reversed Polarization Sensitivity of Double-faced Photodetection based on Sb₂Se₃ Microbelt”為題于2022年8月25日發表在Advanced Functional Materials上。

圖1、所制備的Sb₂Se₃微米帶結構

如圖1所示，采用化學氣相沉積法合成了高結晶質量的一維Sb₂Se₃微米帶。以MXene為對稱電極，制備出光電導型探測器件。探測器表現出良好的近紅外探測性能，最大光響應波長位于~1050 nm，并具有良好的重複性和較快的光響應速度。角分辨拉曼譜揭示了Sb₂Se₃微米帶在三個軸向上的非對稱性和各向異性，與拉曼張量的理論預測一緻。

對Sb₂Se₃微米帶探測器進行偏振光電流測試，其中寬側面和窄側面均作為輻照面。如圖2所示，基于Sb₂Se₃微米帶的偏振探測器，從寬輻照面到窄輻照面，偏振敏感性有明顯的垂直反轉。各向異性比從1.18逐漸降低為0.87。根據有限元分析，一維幾何形态的各向異性不是Sb₂Se₃微米帶偏振敏感性的原因。基于第一性原理計算，垂直反轉的偏振敏感性來源于晶體結構各向異性引起的光學各向異性。

圖2、Sb₂Se₃微米帶雙面探測器的偏振敏感特性

南京航空航天大學博士生萬鵬為第一作者，南京航空航天大學阚彩俠教授、姜明明教授與複旦大學方曉生教授為論文的共同通訊作者。該研究成果得到了國家自然科學基金、南京航空航天大學重大科技成果培育基金、南京航空航天大學博士學位論文創新與創優基金等項目的資助。

原文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202207688