论文题目：Giant intrinsic photovoltaic effect in onedimensional van der Waals grain boundaries
发表期刊：Nature Communications IF: 17.65
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44792-4
【引言】
光伏效应作为一种重要的绿色环保能源收集手段，已在众多领域＠ 得到广泛应用。然而，传统PN结中的光电转↘换效率受到Shockley-Queisser极限的限制，无法进一步提高。因此，研究者将目光转╳向了非中心对称材料。在这种材料中，当受到均ζ 匀光照，且无■外接偏压的条件下，就可㊣以产生直流光电流。这种光电转换现象由于只受到材料本征对称▽性的影响，被称为材料的本征光电转换效应（IPVE）。由于材料本征的IPVE不受Shockley-Queisser极限的限制，为进一步提高光电转换效率提供了研究思路。
【成果简介】
2024年2月，南方科技大学相关团队使用小型台式无掩膜直写光刻系︾统- MicroWriter ML3在光电转化器件的制备及应用等方面取得重要成果。作者利用ReS2材料中一维范德华晶界（vdW GBs）制备了∮基于卐IPVE效应的光电转●换器件。根据实验测量结果，所制备出的光电转换器件具有同类器件中最高的IPVE效率。此外，研究发现利用不受极化影响的门电极可对vdW GBs的IPVE转换效率进行调节，更△有利于能量的收集。相关工作以《Giant intrinsic photovoltaic effect in onedimensional van der Waals grain boundaries》为题，在SCI期刊《Nature Communications》上发表。
文中使用的小型台式无掩◇膜直写光刻系统- MicroWriter ML3克服了传统光刻工艺中需要掩膜版的难题，通过电脑控制DMD微镜矩阵▂开关，经过光学系统调制，直接在光刻胶上曝光绘出所要的图案。与此同时，该设备还具备结构紧凑（70cm X 70cm X 70cm）、直写速度≡高，高分辨率（XY：<1 μm）等特点。采用集成化设计，全自动控▅制，可靠性高，操作简便。凭借这些〓优势，MicroWriter ML3为本研究光电☆器件的成功制备提供了关键技术支持。
图1. 小型台式无掩膜直写「光刻系统- MicroWriter ML3
【图文导读】
图2. ReS2材料中vdW GBs的表征。（a）ReS2材料的STEM和HAADF表征结果。（b）ReS2材料中晶界的STEM和HAADF表征结果。（c）材料晶界附①近的顶视示意图。（d）和（e）材料极化和非极化条件下的光学表征结果。（f）材料的极化拉曼表征结果。
图3. 在ReS2晶界的IPVE效应。（a）利用MicroWriter ML3无掩模光刻机制备的光电转换器件。（b）沿y方向光电流在材料不同位置的测∑量。（c）扫描光电光╲谱仪对材料光电流的表征结果。（d）沿x方向光电流→在材料不同位置的测量。(e)在晶界处的极化分辨光电流。(f)极化独立项的空间分布◥。
图4. 通过调节电压实现卐对ReS2的IPVE转换效率的√调节〖。（a）利用MicroWriter ML3制备的光电转换器件。（b）在不同电压︼下※，IPVE效应所产生的光电流对应的值。
图5. 论文Supplementary Information中利用MicroWriter无掩模光刻机的所制备的光电器件。
【结论】
论文中，南方科技大学相关团队利用小型︻台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3制备了基于◥ReS2一维vdW GBs的光电转换器件。由于该器件利用了IPVE效应，突破了√传统PN结中的Shockley-Queisser光电转换极限。与同类器件相比，论文中所制备出的光电转换效率也处于优异水平。该工作不【仅制备出高转换效率的光电器件，还为光电◢转换效率的提高打下坚实的理论基础。从论文中还可以看出，MicroWriter ML3无掩模光刻机得益于其强大的光刻和套刻能力，可以十分方便地实现实验中所设计图形的曝光，是各学科科研中制备∏各类微纳器件的得ξ 力助手。
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1. 小型台式无掩膜直写¤光刻系统- MicroWriter ML3：https://www.freecchost.com/product/20160315755.shtml
