基于肖特基结的光电器件在零偏压下能展现出独特的自驱动特性，甚至可通过外部信号调控实现光响应极性切换等罕见物理现象，因其广阔的科学与工程应用前景而备受关注。除器件物理构型外，光敏半导体的本征特性对器件性能具有决定性影响。探索有效调控策略以增强光敏半导体的本征特性，从而进一步优化器件性能乃至实现光伏极性切换，将极大提升器件的功能与应用。作为一种有效的外部刺激，压力可以有效调控光敏半导体的晶体结构与电子性质，进而实现对其光电特性的有效控制。此前，团队发现通过压力调控能带结构可使Pt/SbI₃/Au器件的光响应获得明显增强 (Adv. Optical Mater. 2024, 12, 2401433)，这充分展现了高压在光电器件优化中的独特优势。值得注意的是，多种层状过渡金属硫化物（TMDs）在高压条件下均表现出显著的光电性能提升。这类材料(尤其是MoS₂)突出的压力敏感性与卓越的光学特性，使其成为高压下高效多功能光电器件探索的理想载体，并有望为相关领域带来新的突破。

鉴于此，吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室李全军教授团队在《Laser & Photonics Reviews》期刊上发表了题为“Enhanced and Polarity-switchable Photoresponse in MoS₂ with Asymmetric Metal Contact via Pressure Band Engineering”的研究论文。

在这项研究中，作者在金刚石对顶砧(DAC)中构建Pt/MoS₂/Ag与Pt/MoS₂/Au两种肖特基结器件，并观察到二者在高压下呈现出明显不同的光电流响应演化行为。具体而言，Pt/MoS₂/Ag器件在初始压力0.5 GPa时表现出预期的自驱动光电流响应，并在0.5 GPa (入射光功率密度P_in = 0.23 mW cm⁻²) 时达到最大响应度16.1 A W⁻¹。随着压力的增加，其光响应明显增强，从0.5 GPa的2 A W⁻¹提升至2.3 GPa (P_in = 3.56 mW cm⁻²)的4 A W⁻¹，增幅约两倍。在更高压力下响应度则逐渐下降。与之形成鲜明对比的是，Pt/MoS₂/Au器件的光响应随着压力增加呈现出单调递减趋势，并在5.0 GPa时出现光电流响应的极性切换现象。这种光电流响应的极化切换行为可能源于压力诱导MoS₂载流子浓度升高，增强了MoS₂/Pt界面对光生空穴的捕获能力，从而使MoS₂与Pt间的肖特基势垒高度降低。而两类非对称金属接触器件光电流响应的动态演化差异，则源于压力对MoS₂禁带宽度与功函数的有效调控，这与压力作用下MoS₂层间相互作用的明显增强密切相关。这些发现为进一步调控光电器件的性能以及理解其物理机制提供了新见解。

图1. 非对称金属接触MoS₂器件中压力能带工程驱动的光电响应增强与极性切换。

论文第一作者为吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室23级硕士研究生陈淑欣，通讯作者为吉林大学李全军教授、韩国首尔大学博士后董青以及散裂中子源科学中心博士后李宗伦。该研究得到刘冰冰教授的悉心指导，以及国家自然科学基金、中国博士后科学基金和超硬材料国家重点实验室开放性课题等项目的资助支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202500250