任智慧，钟绵增，杨珏晗，魏钟鸣

（1. 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083；2. 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049；3. 中南大学 物理与电子学院 先进材料超微结构与超快过程研究所，长沙 410083）

1 引 言

近年来，偏振敏感光电探测在遥感成像、环境监测、天体探测和医疗检测等领域得到了广泛应用[1-4]。为了实现更高的偏振灵敏度和集成度，人们将目光集中在具有面内各向异性结构的半导体材料中[5]。在用于偏振光敏感探测的材料体系中，碲[6]、黑砷[7]、氧化钼[8]、二硒化锗[9]、硒化锗[10]、三硫化锆[11]、砷化锗[12]等平面内具有本征各向异性的二维层状体系逐渐引起人们的关注。

黑磷(BP)是一种具有平面内高各向异性晶体结构的半导体层状材料，基于超高迁移率的BP 器件在1 550nm 入射光波段下的二向色性比值达到8.7，但是由于其自身能带限制，光响应率仅为14.2mA/W[13]。除此之外，BP 极不稳定，在潮湿的环境中极易与氧气反应变质氧化[14]。将同族的砷(As) 元素掺杂入BP 晶体形成b-AsP 合金，可以提高材料的环境稳定性。随着BP 厚度增加，材料的带隙变窄，价带和导带开始出现子带，但仍是直接带隙材料[15]。随着As 元素比例的逐渐增大，b-AsxP1-x带隙逐渐减少。在x 从0 变化到0.25 的过程中带隙急剧减小。x 继续增大，b-AsxP1-x带隙减小幅度急速降低，在x = 0.83 时，块状体材料带隙仅为0.15 eV[16]。As 所占原子比例不同，合金的光电性能会有很大变化，目前人们对此材料的探索还不成熟，仍需要对此材料做进一步研究。

研究表明，基于b-AsP 晶体的光电探测器具有高的光响应率，但是同时也有暗电流大的问题[17]，基于二维材料的范德瓦尔斯异质结构的出现为进行光电探测提供了新途径。……