Les photodétecteurs sensibles à la polarisation (PSPD) ont des applications importantes dans les domaines militaires et civils. Cependant, les PSPD commerciaux actuels nécessitent l'aide de dispositifs optiques tels que des polariseurs et des retardateurs de phase pour capter les informations de polarisation de la lumière. La réalisation de PSPD sans filtre reste une tâche ardue. Des scientifiques de Chine et de Corée du Sud préparent le β-InSe en couches stable et réalisent des PSPD sans filtre hautes performances avec un rapport anisotrope de photocourant élevé de 0,70.

Pour extraire les informations de polarisation de la lumière incidente, les photodétecteurs sensibles à la polarisation (PSPD) ont des applications pratiques importantes dans les domaines militaires et civils, comme la bio-imagerie, télédétection, vision nocturne, et des viseurs montés sur casque pour les pilotes de chasse. Des filtres optiques combinés à des polariseurs sont généralement nécessaires pour que les photodétecteurs traditionnels réalisent une détection de lumière polarisée. Mais cela augmentera la taille et la complexité des appareils.

Pour obtenir un PSPD de petite taille, nanomatériaux unidimensionnels (1D) à anisotropie géométrique, comme les nanofils, nanorubans et nanotubes, ont été utilisés comme matériaux sensibles pour les PSPD, qui peut identifier directement les informations de polarisation de la lumière incidente sans aucun filtre optique ni polariseur. Cependant, ce n'est pas une tâche facile pour la structuration et l'intégration de ces nanocanaux 1D pour la production de masse de PSPD.

Les semi-conducteurs bidimensionnels (2D) à couches atomiques avec une faible symétrie cristalline ont récemment un grand potentiel dans les micro-nano PSPD en raison de leurs propriétés anisotropes intrinsèquement dans le plan. Par exemple, SnS, RéS 2 , GeS 2 , GeAs 2 , L'AsP et le phosphore noir (BP) présentent un comportement d'anisotropie dans le plan évident dans le transport de porteurs, conductivité thermique, conductivité électrique, processus de transport thermoélectrique et d'absorption optique. Ils ont des applications potentielles dans les photodétecteurs sensibles à la polarisation, lasers ultrarapides à polarisation, transistors à effet de champ de polarisation et capteurs de polarisation. Parmi eux, Les PSPD à base de BP ont le rapport d'anisotropie photocourant le plus élevé de 0,59, bénéficiant de sa mobilité élevée des porteurs et de la forte anisotropie dans le plan provenant de la structure cristalline en nid d'abeille plissé à faible symétrie.

Mais les dispositifs optoélectroniques basés sur BP ont un problème de dégradation ambiante difficile. Séléniure d'indium en couches 2D (InSe), qui a également une mobilité élevée des porteurs et est plus stable que BP dans l'environnement atmosphérique, ont des applications potentielles dans les dispositifs optoélectroniques et électroniques de haute performance. En outre, les propriétés optiques et électroniques anisotropes de l'InSe en couches 2D ont été démontrées en 2019. Notamment, Le cristal d'InSe a trois polytypes spécifiques, qui sont dans , , et phases, respectivement. Parmi eux, InSe en phase et en phase appartiennent à des groupes de symétrie. Seul l'InSe en phase (β-InSe) appartient au groupe des points de non-symétrie, indiquant que l'β-InSe présente de meilleures propriétés optoélectroniques anisotropes que les deux autres polytypes.

Afin d'obtenir des PSPD performants avec une bonne stabilité, L'équipe de recherche sur les dispositifs optoélectroniques avancés dirigée par le professeur Han Zhang de l'Université de Shenzhen prépare le β-InSe en couches 2D stable de type p via la méthode du gradient de température. La nature anisotrope du -InSe a été révélée par Raman résolu en angle. L'intensité des modes vibrationnels hors plan et dans le plan présente des variations périodiques prononcées avec l'angle de polarisation des excitations. En outre, la bonne stabilité des flocons d'β-InSe et de leurs dispositifs FET a été prouvée par des mesures AFM à long terme et des tests de performances électriques à répétitions multiples.

Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les calculs théoriques selon lesquels il existe un fort transport anisotrope et une photoréponse sensible à la polarisation dans les flocons d'β-InSe en couches 2D. Le rapport d'anisotropie du photocourant du photodétecteur β-InSe atteint 0,70, qui se classe parmi les PSPD à base de matériaux 2D uniques. Le Raman anisotrope fort, les propriétés de transport et de photoréponse de l'-InSe ont des applications potentielles dans les photodétecteurs sensibles à la polarisation sans filtre.