近日，长江大学物电学院徐德高教授指导的硕士研究生许佳铧在国际学术期刊《The Journal of Physical Chemistry Letters》上发表了题为“Design of Multifunctional Optoelectronic Devices in a Si2PAs/ZrSSe Heterostructure via Multiphysics Coupling Induced by Dipole Engineering”的研究论文。论文第一作者为我院电子信息专业硕士研究生许佳铧，长江大学为第一作者单位，我院徐德高教授、杨文星教授和湖南师范大学欧阳钢教授为共同通讯作者。
《The Journal of Physical Chemistry Letters》是美国化学会（ACS）旗下物理化学领域的顶尖学术期刊，内容涵盖物理化学、生物物理化学、化学物理、物理学、材料科学与工程、光谱技术、光电子器件等多个学科领域，影响因子8.709，入选Nature Index期刊目录。
偶极工程为操控异质结界面处光生载流子的动态输运提供了有效途径，然而对于其中的物理机制仍不清楚。研究团队利用第一性原理计算证明了在双Janus单层Si2PAs/ZrSSe异质结构中，利用偶极工程能够通过四种不同的接触构型实现对界面性质的精确控制。通过调节本征偶极子的相对取向，可以调控界面和层内电荷的重新分布，从而引起能带排列的显著变化，并在某些情况下实现偶极子反转。这种多物理场耦合同时实现了带隙自掺杂并增强了压电响应。由于偶极子排列的可调性，D型异质结构在较宽的pH范围内表现出增强的直接Z型光催化水分解性能，以及优异的太阳能-氢转换效率（STH）和光电转换效率（PCE）。此外，在线性偏振光照射下，D型器件产生显著更强的自供电光电流，并表现出高偏振灵敏度，这归因于其增强的多物理场耦合。这项研究工作表明，双Janus系统中的偶极工程是设计可调谐电子、光电子和能量转换器件的多功能平台，为依赖外部负载的光电探测提供了一种强有力的替代方案。
该研究得到了国家自然科学基金项目及先进材料国家科技重大专项的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6c00955
（审核 张华峰 编辑 梁军）
