由二维(2D)材料/窄带隙半导体组成的混合异质结构代表了设计高效率和成本有效的近红外(NIR)光电探测器的有前途的平台。然而，由于混合异质结构的相对高的折射率和低的吸收系数，性能的提高通常受到减少的光使用的限制。本研究表明，准2D钙钛矿薄膜可以很好地用作抗反射涂层，以大大提高基于多层PdTe₂/Ge异质结构的NIR光电探测器的性能。具体地，在具有优化厚度的钙钛矿涂层上，光响应性和特定探测率可以在1550nm光通信波长下，在零偏压下，光强度为~70μWcm^-2从~526.4mA W^-1到~976.2mA W^-1，从~2.43×10¹¹Jones到~4.78×10¹¹Jones有显著改善。同时，包括暗电流和响应速度在内的其他重要性能参数可以保持几乎相同。此外，由于湿度的提高上部准2D钙钛矿层的电阻，光电探测器在大气条件下表现出优异的器件稳定性和操作耐久性。这些结果不仅为提高近红外光电器件的性能提供了一条便捷的途径，而且拓宽了钙钛矿材料的应用范围。

根据之前的研究，使用热辅助转换方法来生长2DPdTe₂多层膜。首先，通过电子束蒸发技术将~8nm厚的Pd薄膜沉积在氧化硅衬底上。然后，将衬底放置在高温管式炉的中心区域，并将纯度为99.99%的Te粉末放置在距离衬底约10cm的上侧。放置粉末的区域的温度设定为200℃以确保蒸发，并且使用100sccm的Ar气将蒸发的气体向下游拖曳。同时，将管式炉的中心区域加热到300℃以进行碲化。大约1小时后，可以在衬底上获得2DPdTe₂多层膜。准2D钙钛矿薄膜是根据之前的工作通过两步配体交换旋涂法获得的。

MAPbI₃3D钙钛矿的前体溶液是通过将159mgMAI和461mgPBI₂溶解在133mL二甲基亚砜(DMSO)和1867μL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂中获得的，而(PEA)₂PbI₃ 2D钙钛矿是通过将498mg PEAI和461mgPBI₂溶解在2mL N，N-二甲基甲酰胺的溶剂中获得的。在**步中，将20 mL在100℃预热的3D钙钛矿前体溶液以3000 rpm旋涂在基底上30秒。然后，将基底在100℃退火约30秒。**步,退火后，将20mL在100℃预热的2D钙钛矿前体溶液滴在以4000 rpm旋转30秒的基底上。旋涂后，衬底在100℃下退火30分钟。在热能的作用下，3D钙钛矿成分将扩散到2D钙钛矿成分中，产生在垂直方向上具有梯度多相的准2D钙钛矿。

图1(a)示出了具有准2D钙钛矿ARC的基于多层PdTe₂/Ge 2D/3D异质结构的NIR光电探测器的示意图。作为第10族过渡金属二硫族化物(TMD)代表的多层PdTe₂膜通过预沉积Pd膜的热辅助碲化而生长，并转移到覆盖有绝缘层的平面Ge衬底上，该绝缘层具有预定的开放窗口。然后，将准2D钙钛矿薄膜旋涂在PdTe₂层的顶部，以完成NIR光电探测器的构造。图1(b)描绘了制造的异质结构器件的横截面SEM图像。显然，可以容易地观察到双层堆叠结构。PdTe₂多层膜和准2D钙钛矿的厚度分别确定为~57和~190nm。图1(c)显示了在氧化硅基底上合成的PdTe₂多层的SEM图像，显示了连续、均匀和相对平坦的膜。显然，观察发现PdTe₂多层实际上由尺寸约为100-450nm的基本致密的晶畴组成，形成典型的多晶结构，如图1(d)所示的AFM图像进一步证实。源自~8nm Pd膜的PdTe₂层的厚度为约~58.8nm，均方根粗糙度为~6.67nm，与从SEM图像看到的结果一致。

图1.(a)具有准2D钙钛矿电弧的基于PdTe₂/Ge 2D/3D异质结构的NIR光电探测器的示意图。(b)覆盖有准2D钙钛矿的PdTe₂/Ge 2D/3D异质结构的横截面SEM图像。(c)合成的PdTe₂层的SEM图像，(d)AFM图像和(e)XRD图案。(d)中的插图显示了高度轮廓。(f)PdTe₂层上六个随机点的拉曼光谱。(f)中的插图显示了包含裸露的氧化硅衬底(左)和覆盖有PdTe₂层的氧化硅衬底(右)的光学图像。(g)PdTe₂的2D拉曼图谱100×100 μm²以上的层。准2D钙钛矿薄膜的吸收光谱和光致发光光谱。(h)中的插图显示了制备的准2D钙钛矿的SEM图像。

图3(a)示意性地示出了PdTe₂/Ge 2D/3D异质结构上的准2D钙钛矿膜的抗反射效应的光俘获机制。由于空气、准2D钙钛矿、PdTe₂/Ge活性层之间的折射差异，部分入射NIR光被异质结构反射，剩余的被异质结构吸收以产生光电流。根据光学基本原理，反射部分由准2D钙钛矿薄膜的厚度和入射NIR光的波长决定。为了清楚地阐明准2D钙钛矿电弧的作用，我们进行了理论计算，以关联异质结构的光吸收和准2D钙钛矿厚度之间的关系。如图3(b)所示，在没有ARC的情况下，PdTe₂/Ge异质结构只能吸收1550nm的入射光的54.8%。当镀上一层准2D钙钛矿时，该值变得更高，并且随着钙钛矿厚度的增加而逐渐升高，在钙钛矿厚度为190nm达到*大吸收率~88.6%。然后，当钙钛矿厚度进一步增加时，它逐渐下降，当钙钛矿厚度达到380nm时，达到*小吸收率~54.9%。此外，如图3(c)所示，基于有限元方法，在1550nm近红外光照射下，也模拟了具有不同厚度的准2D钙钛矿ARC的PdTe₂/Ge 2D/3D异质结构的电场分布。显然，异质结构内部的电场随着电弧而变得更强，并且在钙钛矿厚度为190nm时观察到*强的电场，这表明了明显的光限制和捕获效应。模拟结果表明，具有*佳厚度为190nm的准2D钙钛矿电弧可以有效地抑制光反射，并提高PdTe2/Ge 2D/3D异质结构在NIR波长范围的光利用率，这也与实验结果一致。

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