2D二硫化锡（SnS2）带隙范围（2.2~2.4eV），吸收系数高达cm?1，是一种廉价、可持续的材料。它的特性使其在电子、光电、储能等领域的应用得到了广泛的研究。SnS2光电探测器显示出高达AW?1的光响应度和cm2V-1s-1的载流子迁移率，因此使其成为电子和光电应用中有希望的候选者。然而，SnS2的固有缺陷是硫空位，这些固有缺陷阻碍了其光学吸收，引起费米能级钉扎效应（引起金属接触电阻等），从而使其无法在光电器件应用中充分发挥其潜在的性能。
近日，在华中科技大学翟天佑教授和周兴讲师等人（共同通讯作者）带领下，研三学生于璟（论文第一作者）等人使用强O2等离子体处理来增强型SnS2基器件的光电性能，通过有目的地引入更多的载流子陷阱（缺陷）以增强其（光）载流子活性。通过实验研究和第一性原理计算，解释了处理过的SnS2能带结构变化的基本物理原理。在O2等离子体处理过程中，SnS2薄片的表面被蚀刻，同时注入了氧原子。因此，构建的基于O2等离子体处理的SnS2基器件在从紫外线覆盖整个可见光范围（-nm）的宽带光敏化方面表现出了显著的改善。特别是在nm的光照下，经O2等离子体处理的SnS2光电探测器显示出从到AW-1的增强光响应，外部量子效率从1.3×％到3.1×％，比检测率从4.5×到1.1×琼斯（Jones）以及将上升（τr）和衰减（τd）时间分别从12和17s改进为0.7和0.6s的光开关响应。因此，这种简单的方法可以作为一种可靠的技术来提高某些2D电子材料和光电子材料的性能。相关成果以题为“Giant‐EnhancedSnS2PhotodetectorswithBroadbandResponsethroughOxygenPlasmaTreatment”发表在了Adv.Funct.Mater.上。
图1在SnS2中注入氧
a）O2等离子体处理技术的示意图。
b）原始和经O2等离子体处理的SnS2薄片的光学图像。
c）原始（黑色）和经O2等离子体处理的SnS2（红色）的吸收光谱。
d-f）原始和经O2等离子体处理的SnS2薄片的d）O1s、e）S2p、f）S2p状态的XPS光谱。
图2DFT理论计算得到的形成能、电荷转移和能带结构
a）计算出SnS2晶体中5种可能的S相关缺陷的缺陷形成能。
b）O-SnS2体系的电子电荷密度差，其中Sn、S和O原子分别用红球、黄球和淡蓝球表示。
c）原始SnS2的能带结构和DOS。
d）O2等离子体处理的SnS2的能带结构和DOS。
图3SnS2器件的电子测量
a）SnS2FETs的横截面示意图。
b）原始（黑色）和经O2等离子体处理的SnS2（红色）器件的门控响应（Ids–Vg），在Vds=1V时Vg?为40V至40V。
c）原始（黑色）和经O2等离子体处理的SnS2（红色）SnS2FETs的Ids–Vd曲线。
d）原始SnS2FETs的相应输出特性。
e）经O2等离子体处理的SnS2FETs的相应输出特性。
f）在Vg=10V时，原始（黑色）和经O2等离子体处理的SnS2（红色）FETs的相应输出特性。
图4SnS2器件的光电特性
a）随着功率密度的增加，原始SnS2光电探测器在黑暗和nm光源下的Id-Vd曲线特征。
b）随着功率密度的增加，在黑暗和nm光源下，经过O2等离子体处理的SnS2光电探测器的Id-Vd曲线特征。
c）在Vds=1V时原始SnS2的Id–Vg输出特性曲线。
d）在Vds=1V时经过O2等离子体处理的SnS2的Id–Vg输出特性曲线。
e）随着nm光源功率密度的增加，原始（黑色）和经过O2等离子体处理的（红色）SnS2的器件在Vd=2时的时间分辨光响应。
f）在不同功率强度的光照下，原始（黑色）和经O2等离子体处理（红色）的SnS2的响应度和EQE。
图5SnS2器件的宽带光电特性
a）原始SnS2器件的~nm的宽带光响应等值线图。
b）经O2等离子体处理的SnS2器件在~nm范围内的宽带光响应等值线图。
c）在~nm的Vd=2V时，原始SnS2器件的时间分辨宽带光响应。
d）在~nm的Vd=2V时，经O2等离子体处理的SnS2器件的时间分辨宽带光响应。
e）解释原始SnS2中光响应行为的能带示意图。
f）解释处理后的SnS2中宽带响应行为的能带示意图。
综上所述，提出了采用强O2等离子体处理的增强型SnS2器件。经O2等离子体处理的SnS2光电探测器表现出出色的光电转换能力。具体而言，在nm的光照下，它显示出从AW-1到AW-1的增强的光响应性，从1.3×％到3.1×％的外部量子效率，从4.5×到1.1×Jones的探测性，以及改善的光开关响应从12s和17s上升（τr）和衰减（τd）时间分别为0.7s和0.6s。强O2等离子体处理工艺有助于将氧原子注入到SnS2中，从而影响了漏极电流和光载流子的重组。此外，还进行了XPS、XRD、拉曼和理论计算，解释了处理结果的基本物理原理。这种简便的技术可以为增强半导体2D材料的光电性能提供一条途径。
文献链接：
Giant‐EnhancedSnS2PhotodetectorswithBroadbandResponsethroughOxygenPlasmaTreatment（Adv.Funct.Mater.，，DOI:10./adfm.）
翟天佑，华中科技大学二级教授，材料成形与模具技术国家重点实验室副主任，主要从事二维材料与光电器件方面的研究工作：（1）发展了近稳态供源和限域空间生长控制策略，实现了若干高质量二维材料气相沉积生长的可控制备；（2）在国际上率先提出并成功合成了二维无机分子晶体，将二维分子晶体的概念从有机分子引入到无机分子，极大地扩展了分子晶体研究领域；（3）创造性提出可重构高效二维双极晶体管概念，成功实现基于铁电剩余极化效应的可控掺杂方案，并以可重构的局域铁电极化发展出高性能的双极型光电晶体管，推动了光电子器件工艺的微型化和集成化。以第一/通讯作者在AM(22),NC(3),JACS(2),Angew(3),AFM(32)，ACSNano(7)等期刊上发表SCI论文余篇，所有论文引用余次，//三次入选“全球高被引科学家”，是万人计划科技创新领军人才、国家杰出青年科学基金资助对象，曾获国家自然科学二等奖（5/5）、英国皇家化学会会士、中国化学会青年化学奖和湖北青年五四奖章等。
周兴，男，华中科技大学材料科学与工程学院讲师、硕士生导师。主要从事二维材料/异质结的可控制备及其光电性能的研究。目前共发表论文30余篇，引用1余次。以第一/通讯作者身份在Chem.Soc.Rev.(1),Adv.Mater.(2),JACS(1),Matter(1),Adv.Funct.Mater.(8)等期刊上发表论文20余篇，5篇封面文章。
团队相关重要文献：
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Zhou,X.Z.Hu,S.S.Zhou,H.Y.Song,Q.Zhang,L.J.Pi,L.Li,H.Q.Li,J.T.Lü,T.Y.Zhai*,TunnelingDiodeBasedonWSe2/SnS2HeterostructureIncorporatingHighDetectivityandResponsivity,Adv.Mater.,30,.
Z.Hu,P.Huang,B.Jin,X.W.Zhang,H.Q.Li*,X.Zhou*,T.Y.Zhai*,Halide-InducedSelf-LimitedGrowthofUltrathinNonlayeredGeFlakesforHigh-PerformancePhototransistors,J.Am.Chem.Soc.,,-.
Lv,F.W.Zhuge*,F.J.Xie,X.J.Xiong,Q.F.Zhang,N.Zhang,Y.Huang,T.Y.Zhai*,Two-DimensionalBipolarPhototransistorEnabledbyLocalFerroelectricPolarization,Nat.Commun.,10,.
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F.K.Wang,T.Gao,Q.Zhang,Y.Hu,B.Jin,L.Li,X.Zhou,H.Q.Li,G.V.Tendeloo,T.Y.Zhai*,LiquidAlloyAssistedGrowthof2DTernaryGa2In4S9towardHigh-PerformanceUVPhotodetection,Adv.Mater.,31,.
Luo,F.W.Zhuge*,F.K.Wang,L.Y.Lian,K.L.Liu,J.B.Zhang,T.Y.Zhai*,PbSeQuantumDotsSensitizedHigh-Mobility2DBi2O2SeNanosheetsforHigh-PerformanceandBroadbandPhotodetectionBeyond2μm,ACSNano,13,-.
Jin,F.Liang,Z.Y.Hu,P.Wei,K.L.Liu,X.Z.Hu,G.V.Tendeloo,Z.S.Lin,H.Q.Li,X.Zhou*,Q.H.Xiong*,T.Y.Zhai*,NonlayeredCdSeflakeshomojunctions,Adv.Funct.Mater.,30,.
W.Shu,Q.J.Peng,P.Huang,Z.Xu,A.A.Suleiman,X.W.Zhang,X.D.Bai,X.Zhou*,T.Y.Zhai*,GrowthofUltrathinTernaryTeallite(PbSnS2)FlakesforHighlyAnisotropicOptoelectronics,Matter,2,.
F.K.Wang,Z.Zhang,Y.Zhang,A.M.Nie,W.Zhao,D.Wang,F.Q.Huang*,T.Y.Zhai*,Honey
