近日，南京邮电大学柔性电子全国重点实验室黄维院士团队高丽教授课题组联合南京大学王欣然教授团队，在二维分子晶体可控制备及有机—无机杂化异质结构光电成像器件领域取得重要研究进展。相关研究成果以“Controllable Growth of Two-Dimensional Molecular Crystals for High-Performance Hybrid Heterostructure Imaging Device”为题，发表于国际学术期刊InfoMat（《信息材料》）上。重点实验室赵慧娟副教授为论文第一作者，黄维院士、南京大学王欣然教授和南京邮电大学高丽教授为论文共同通讯作者。

在光电分子体系中，缺陷、晶界及分子间电荷转移易引起激子淬灭和非辐射损耗，限制有机材料的量子产率。针对这一问题，研究团队采用范德华气相外延方法，通过调控衬底温度，在六方氮化硼（h-BN）表面实现了PTCDA、Me-PTCDI、PTCDI和PTCDI-C8等苝衍生物二维分子晶体从少层到单层的可控制备。模拟与实验结果表明，有机晶体分子与h-BN之间的作用强于其层间相互作用。在合适的高温条件下可使额外的分子层热脱附，从而实现自限制单层生长。特别的是，单层Me-PTCDI的最大内光致发光量子产率接近100%，表明单层结构能够有效抑制非辐射电荷转移态。

图1. 在h-BN上通过范德华气相外延方法制备的二维苝衍生物分子晶体

在此基础上，研究团队将单层Me-PTCDI与MoSe₂集成，构筑有机—无机杂化范德华异质结构。当两者直接接触时，Ⅱ型能带排列促进界面电荷转移；而在插入少层 h-BN后，电荷转移受到抑制，界面弛豫过程转变为由Me-PTCDI向MoSe₂的Förster共振能量转移。低温PL光谱测试显示，MoSe₂发光强度在共振激发时增强近10倍。相应的光电探测器在550 nm共振激发下实现0.837 A W^-1的峰值响应度和1.32×10¹² Jones的比探测率，较单独MoSe₂器件分别提高了约3至4个数量级，同时展现出清晰、均匀的成像结果。该研究为二维有机—无机界面激子调控及高性能光电成像器件设计提供了新的思路。

图2. 二维有机/无机异质结光电成像器件及性能

该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省科技重大专项、江苏省重点研发计划、江苏省基础研究计划、苏州实验室开放课题等项目的资助。

原文链接：//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/inf2.70182

（撰稿：赵慧娟 编辑：陈宁娜 审核：谢燕楠）