负响应光晶体管是一种在光照下沟道电流降低的光电器件，该反常特性在近些年受到了越来越多的关注。它们不仅可以用于制备低功耗和高频响应器件，而且作为正响应光晶体管的互补器件，与之结合可以实现光逻辑门、镜像光转换以及光栅晶体管等新颖的应用。目前发展的负光晶体管的构筑策略还十分有限，其中电荷转移效应（通常发生在异质结界面处）被认为是有效的构筑负光晶体管的策略之一。但与传统的正光晶体管相比，负光晶体管的性能参数仍然具有较大的差距，所以发展具有优异信噪比、高灵敏度的负光晶体管器件是目前该领域面临的重要瓶颈之一。

  近日，天津大学胡文平研究团队通过发展一维/二维分子单晶异质结构筑了在紫外光下超灵敏的负光晶体管器件，并将其应用于光加密领域。作者首先通过双相提拉法制备一维分子晶体阵列，随后用空间限域法制备了二维分子晶体，通过将二维分子晶体转移到一维分子晶体上制备了p-n异质结。源漏电极平行于一维分子晶体阵列，器件表现出n型传输特性。在365 nm的光照下，转移曲线向右移动，表现出明显的负光响应。其机理是下层p型材料吸光产生光生激子，其中光生空穴转移到上层n型与其电子复合从造成沟道电流的减小。由于2D分子晶体超薄的特性，该器件可以在弱光下实现电流的完全耗尽，并且获得了较高的光响应度 (P) (1.9×10⁸) 和探测度 (D*) (1.7×10¹⁷ Jones)。随后基于负光晶体管优异的性能，作者将其应用于光加密器件中，实现了对复杂的二进制字母‘T’、‘J’、‘U’的加密和解密过程。

图1. 一维/二维分子晶体异质结的制备

图2. 负光响应性能测试

图3. 光加密应用

  该工作为发展高性能负光晶体管提供了一种有效的构筑策略，并且实现了对场效应晶体管阈值电压的精确调控，以及对弱光的超灵敏探测等独特性能，为实现新颖、多功能的光电应用奠定了基础。这一成果近期发表在Advanced Materials 上，并选为当期扉页，第一作者为天津大学-新加坡国立大学福州联合学院博士生朱晓婷，共同一作分别为福州大学博士生严育杰和天津大学-新加坡国立大学福州联合学院博士后孙玲杰，天津大学-新加坡国立大学福州联合学院胡文平教授、吴继善教授，天津大学杨方旭副教授，福州大学陈惠鹏教授为该工作的共同通讯作者。

图4. 论文被选为扉页

原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201364

文章来源：X-MOL https://mp.weixin.qq.com/s/SAydqlT2tbWtQV3gyQvruA