科学研究

近日，西北工业大学陈小青教授与合作者在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19）发表题为“Quadratically Nonlinear Photodetector Based on InSe/Si p-n Heterojunction”的研究论文，提出一种基于硒化铟/硅（InSe/Si）范德华异质结的二次非线性光电探测器（QNPD），突破了传统半导体带隙对探测波长的限制，并在超快激光脉冲表征及神经网络计算领域展现了巨大的应用潜力。

传统光电探测器受材料能带限制，难以实现亚带隙波长探测且功能单一。团队创新性结合少层InSe的强二阶非线性特性与硅基平台，构建InSe/Si p-n异质结：通过二次谐波产生（SHG）辅助频率上转换，将探测范围拓展至1750 nm，实现对低于带隙能量光子的探测；在 1550 nm脉冲激发下，归一化响应度达2.3×10-3AW^-2，光电流与入射光功率呈二次依赖关系。

依托独特非线性响应，该器件实现双重创新应用：一是作为紧凑型光学自相关器，精准表征2.5 ps和8.5 ps超短脉冲，自相关灵敏度5×10-5 W²，性能超商用系统一个数量级；二是作为非线性激活函数集成于卷积神经网络，在MNIST数据集上分类准确率超98.7%。此外，器件采用范德华干法转移制备，CMOS兼容性好，室温下反向暗电流低至0.1 nA，便于大规模集成。

西北工业大学光电与智能研究院陈小青教授、西北工业大学物理科学与技术学院甘雪涛教授为论文的共同通讯作者。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202522642

（文：张宇，审核：赵斌）