For nylig var professor Yufeng Lius team fra School of Materials Science and Engineering ved Shanghai Institute of Technology og Shanghai Engineering Research Center for avancerede materialer til fotodetektion, i samarbejde med indenlandske og internationale institutioner som Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, og Machachusetts Institute of Technology (MIT), der To-dimensionelle (2D) halvledermaterialer. Forskningsteamet realiserede med succes stærkt orienteret epitaksial vækst af 2D Semiconductor enkeltkrystallmaterialer på C-plan safirunderlag ved hjælp af en "in-plan adaptiv heteroepitaxy" -strategi. Ved at rotere krystalorienteringen med 30 grader regulerer denne metode effektivt tryk- og trækspændinger, hvilket muliggør belastningstolerance og dannelse af kontrollerbar grænsefladestamme mellem heteroepitaxiale enkeltkrystaller med forskellige gitterkonstanter og safirunderlaget. Vigtigere er det, at fotodetektorer baseret på disse heteroepitaxiale materialer demonstrerede overlegen lysdetekteringspræstation sammenlignet med ikke-epitaksiale enheder. De relaterede fund blev offentliggjort online i Top-Tier Materials Journal Advanced Materials under titlen "In-Plane Adaptive Heteroepitaxy af 2D Cesium Bismuth Halides med konstruerede båndgap på C-Sapphire."
Heteroepitaxiale materialer er et af kernematerialer til halvlederfotodetektorer. På grund af gittermatchende begrænsninger står heteroepitaxy af disse materialer imidlertid på et enkelt substrat ofte over for høj gitterstamme, hvilket fører til nedbrudt grænsefladekvalitet, øgede krystaldefekter og adskillige tekniske flaskehalse. Derudover begrænser de høje omkostninger ved halvlederudstyr og komplekse halvlederforarbejdningsteknologier deres udbredte anvendelse.
Eksperimentelle resultater viste, at fotodetektorer konstrueret af heteroepitaxiale enkeltkrystaller dyrket på C-plan safirunderlag udviste en responstid på 367,8 μs, en detektivitet på 3,7 × 1012Jones og et lineært dynamisk interval (LDR) på op til 113 dB under 450 nm laserbelysning, der langt overgår traditionelle glasunderlagsindretninger. Endvidere opretholdt fotodetektoren stabilitet over flere skiftecyklusser og langvarig testning, hvilket demonstrerede fremragende driftsmæssig pålidelighed og levetid på lang enhed. Dette arbejde giver nye eksperimentelle metoder og teoretisk støtte til den heteroepitaxiale vækst af nye halvledermaterialer og deres enhedsapplikationer.