摘要:窄带隙二维半导体材料Bi₂O₂Se由于其具有较高的载流子迁移率和优异的热学、化学稳定性, 在紫外-可见-近红外光谱区的光电子学领域有着广阔的应用前景. 本文通过化学气相沉积法合成了大面积高质量的Bi₂O₂Se单晶薄膜, 讨论了温度对薄膜形貌的影响规律, 并在此基础上制备了Bi₂O₂Se光电导探测器, 分别研究了Bi₂O₂Se在云母基片和氧化硅基片上的光电性能. 在532 nm光照下, 源漏电压仅为0.5 V时, 云母片上的Bi₂O₂Se薄膜的光电响应度和比探测率高达45800 A/W和2.65 × 10¹² Jones (1 Jones = 1 cm·Hz^1/2·W^–1), 相应的光电增益超过10⁵. 研究结果表明 Bi₂O₂Se在低功耗、高灵敏度的光电器件中具有优异的探测潜力.
关键词: 二维材料/
Bi₂O₂Se/
化学气相沉积/
光电导探测器

English Abstract

全文HTML

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二维(two dimensional, 2D)材料由于其具有超薄的原子层厚度、可调谐的能带结构、超大的比表面积及丰富的物理化学性质, 在光电探测器、发光二极管、太阳能电池及各种柔性传感器件、能源、环境催化等领域得到了广泛的应用研究^[1-6]. 最近, 2D层状材料Bi₂O₂Se引起了很多人的关注. Bi₂O₂Se具有四方晶系结构和I4/mmm的空间群对称性(a = b = 3.8, c = 12.16), 如图1(a)所示, Bi₂O₂Se的晶体结构由阳离子层$({\rm{B}}{{\rm{i}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}})_n^{2 n + }$和阴离子层$({\rm{Se}})_n^{2 n - }$交替堆叠而成, 层与层之间由相对较弱的静电力结合在一起, 层厚为0.61 nm^[7-9]. 此外, Bi₂O₂Se具有更高的化学和热学稳定性, 非常优异的霍尔迁移率(1.9 K: 29000 cm²·V^–1·s^–1, 室温: 450 cm²·V^–1·s^–1). Bi₂O₂Se的带隙只有0.8 eV, 并且由于量子限域效应, 其带隙还会随着层厚的增加而减小^[10,11]. Fu等^[7]报道了厚度为8 nm的 Bi₂O₂Se光电晶体管, 在532 nm光激发, 栅极电压为–25 V时, 其响应度(responsivity, R)和比探测率(specific detectivity, D*)分别达到3.6 × 10⁴ A/W和9 × 10¹³ Jones (1 Jones = 1 cm·Hz^1/2·W^–1). Tong等^[12]报道的高灵敏宽光谱范围(360— 1800 nm)的 Bi₂O₂Se光电晶体管, 在405 nm处V_gs = 12 V时获得的响应度和比探测率分别为50055 A/W和8.2 × 10¹² Jones, 且表现出32 μs的超快光电响应速度. 这些Bi₂O₂Se光电器件虽然具有非常高的光电灵敏度, 但是它们优秀的性能指标均是在一定的栅压下获得的. 特别是比探测率, 通过栅压调控沟道载流子浓度, 使场效应管处于截止态, 暗电流可以降低几个数量级, 从而获得较高的光电性能. 但栅压偏置会带来额外的能耗, 这将不利于Bi₂O₂Se在低功耗光电器件中的应用. Bi₂O₂Se光电器件在无门压调制下的工作也有报道, 例如Liu等^[13]制备了金属-半导体-金属结构的Bi₂O₂Se平面光电探测器, 在没有栅压的条件下, 其最大光电响应度为6 A/W, 比探测率为1.3 × 10⁸ Jones. Luo等^[14]构建了PbSe胶体量子点(colloidal quantum dots, CQDs)敏化的Bi₂O₂Se光电探测器, 通过PbSe和Bi₂O₂Se之间形成II型能带补偿界面, 显著提高了器件的光电响应度, 在没有栅压下500 nm处的响应度达到了～10³ A/W. 但是CQDs成本昂贵, 敏化工艺复杂, 并且含有重金属Pb, 特别是敏化后器件暗电流增加了1个数量级, 这些对于器件的应用来说都是不利的. 因此优化制备工艺, 提高薄膜本身的晶体质量, 进而提高器件在低能耗下的光电性能仍然是一项具有挑战性的工作.
图 1 (a) 层状Bi₂O₂Se晶体结构示意图; (b) CVD法合成Bi₂O₂Se实验装置示意图; (c)—(e) 云母上Bi₂O₂Se薄膜不同放大倍数的光学照片; (f)云母上Bi₂O₂Se纳米线光学照片
Figure1. (a) Schematic diagram of the layered Bi₂O₂Se crystal structure; (b) schematic diagram of the CVD experimental setup for synthesis of Bi₂O₂Se film; (c)–(e) optical images of Bi₂O₂Se thin films grown on mica at different magnifications; (f) optical image of Bi₂O₂Se nanowires grown on mica.

本文使用化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)法在云母上合成了大面积高质量的2D Bi₂O₂Se薄膜, 并在此基础上制备了光电导探测器. 室温下, 云母上的Bi₂O₂Se薄膜光电导探测器表现出优异的光电性能, 在没有栅压调控的条件下, 其响应度和比探测率分别高达45800 A/W和2.65 × 10¹² Jones, 光增益为105613, 其结果可以和目前报道的最好器件性能相比拟^[7,9,12,15].

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2.1.Bi₂O₂Se薄膜的制备

采用一步CVD法在云母上合成了Bi₂O₂Se薄膜. CVD装置是一个单温区的管式炉(OTF-1200X, 合肥科晶), 石英管外径为60 mm, 长为1.2 m. 实验装置如图1(b)所示, 首先将Bi₂Se₃(99.99%, Alfa Aesar)和Bi₂O₃粉末(99.999%, Alfa Aesar)装入石英舟中并置于石英管内, 其中Bi₂O₃位于管式炉中心高温区域, Bi₂Se₃位于石英管上游, 和中心相距6 cm, 将新剥离的云母片放置在下游, 距离Bi₂O₃ 18—21 cm之间. 然后将石英管密封抽真空, 并用高纯度Ar气体冲洗, 以提供无氧环境, 实验过程中一直通Ar作为载气, 其恒定流速设置为50—100 sccm (1 sccm =1 mL/min). 具体生长过程为: 首先将管式炉升温至目标温度, 升温速率设置为10 ℃/min, 到达目标温度后保温～40 min. 生长结束后炉子自然冷却至室温, 开腔取样.
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2.2.聚苯乙烯(polystyrene, PS)辅助的转移方法

采用PS辅助的非腐蚀性转移方法将Bi₂O₂Se薄膜转移到Si/SiO₂衬底上. 首先将Si/SiO₂基片依次在乙醇、异丙醇和去离子水中超声清洗 10 min并烘干备用. 然后通过匀胶机(SPIN-1200 D)将配置好的PS溶液在2000 r/min下旋涂在样品表面, 时间约为45 s, 并在自然环境下干燥10 min. 然后在去离子水(DI)的帮助下将PS 薄膜和Bi₂O₂Se一起从云母上剥离开, 同时将带有Bi₂O₂Se的PS 薄膜转移至 Si/SiO₂衬底上, 分别在80 ℃下干燥10 min, 并在130 ℃的热板上加热30 min, 以改善Bi₂O₂Se与Si/SiO₂衬底的接触. 最后将样品浸入到甲苯溶液中浸泡10 min以去除PS薄膜, 再浸入丙酮中去除有机残留物. 这样, 可以成功实现Bi₂O₂Se薄膜从云母基片到Si/SiO₂基片上的转移.
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2.3.器件的制备与表征

通过光学显微镜(Olymbus BX53 M)、原子力显微镜(Bruker Multimode 8)和显微共焦激光拉曼光谱仪(Reinshaw invia-Reflex)对Bi₂O₂Se进行形貌、结构表征. 然后通过紫外光刻技术和热蒸发镀膜设备在Bi₂O₂Se薄膜上制备金属电极, 具体过程如下: 1)通过紫外光刻技术制备电极图案. 首先将样品用去离子水进行清洗, 并在氮气气氛下烘干, 冷却后在样品上旋涂光刻胶(AZ6130), 转速和时间分别为4000 r/min和60 s, 然后放在烘箱中煎膜1 min, 将样品放到紫外光刻机中进行曝光, 约9 s. 最后将曝光后的样品置于显影液中显影1 min并用去离子水清洗, 这时掩膜版上的图形被成功转移到光刻胶薄膜上. 2)利用热蒸发镀膜设备(北京泰科诺科技有限公司, 高真空电阻蒸发镀膜机XHD-400)蒸镀电极, 采用Cr/Au(5 nm/50 nm)作为金属电极. 电极制备好后, 再用丙酮和无水乙醇洗去剩余的光刻胶, 最终完成器件制备. 本实验的光电测试采用探针台(Semishare)和Keithley 2634B源表完成, 光源采用功率可调的532 nm激光.

通过CVD法在云母上合成了Bi₂O₂Se薄膜. 在实验中, Bi₂Se₃和Bi₂O₃粉末作为原料分别提供Bi, Se和O. 在CVD生长Bi₂O₂Se的过程中, 有两种可能的生长机制: 第一种, Bi₂O₃分子首先吸附在云母基片上并随之扩散, 然后不断与周围环境中的Bi₂Se₃分子反应生成Bi₂O₂Se薄膜; 第二种, Bi₂O₃和Bi₂Se₃在气相中首先反应生成Bi₂O₂Se团簇, 然后再吸附在衬底上, 形核生长. Tong等^[12]在盛有Bi₂O₃粉末的小舟上倒扣了云母基片, 他们在云母片上获得了Bi₂O₂Se薄膜, 经过分析, 认为Bi₂O₃分子先在基片上成核, 再和环境中的Bi₂Se₃分子反应生成Bi₂O₂Se薄膜, 而Bi₂O₃粉末处的温度为550—630 ℃. Peng课题组^[16]利用氧化铋薄膜硒化反应制备Bi₂O₂Se, 反应温度为500 ℃. 这些实验表明打断Bi—O键需要比较高的温度. 在我们的实验中(图1(b)), 云母基片位于石英管下游20 cm附近, 由于此处温度只有400—450 ℃, 该温度不足以提供氧化铋的硒化反应. 因此推测在我们的实验中更可能是第二种生长机制主导, 即在中心位置附近生成Bi₂O₂Se团簇再迁移到下游, 沉积在基片上. 与过渡金属硫属化合物中的范德瓦耳斯相互作用相比, Bi₂O₂Se层间静电相互作用较强, 这会导致Bi₂O₂Se更倾向于沿垂直方向生长^[14,17], 所以需要选择合适的衬底来减少其垂直生长的趋势以制备超薄的、大面积的2D Bi₂O₂Se薄膜. 众所周知, 云母具有高的热稳定性和光滑的惰性表面, 原子在其表面迁移能垒很小. 并且云母的K⁺层和Bi₂O₂Se的Se^2–层之间存在较强的静电相互作用, 促进了籽晶层Bi₂O₂Se沿云母表面生长^[18]. 因此本文将新鲜剥离的云母片用于Bi₂O₂Se的生长. 在生长过程中, Bi₂O₂Se团簇在云母片上的成核位置是随机的, 从能量的角度来说, 它更易于在表面有缺陷或者台阶边缘等位置成核. 当第一层Bi₂O₂Se分子在云母上成核后, 由于Bi₂O₂Se表面无悬挂键, 缺少合适的吸附位点, 后续的分子更倾向于吸附在已有晶核的边缘, 因而Bi₂O₂Se薄膜将不断沿横向方向生长. 当然, 随着面积的增加, 表面能也在不断升高, 最后导致横向生长结束. 图1(c)—(e)为不同倍率下生长在云母片上的Bi₂O₂Se薄膜的光学图像. 可以看出Bi₂O₂Se大小分布在几十微米到150 μm之间. 由图1(d)和图1(e)可以清楚地看到Bi₂O₂Se呈现规则的正方形或矩形, 通过精确调整生长参数(如生长温度、载气流速和生长时间等), 可以获得超过100 μm的大面积的Bi₂O₂Se薄膜. 此外, 当生长温度相对较低(如620—640 ℃)时, 分子扩散率较低, 管内反应物分子浓度较低, 此时生长过程以动力学过程为主, 在这种情况下, 云母片上Bi₂O₂Se更容易沿一维方向生长, 长成纳米线的形貌^[19,20], 如图1(f)所示.
管式炉的温度对Bi₂O₂Se生长非常重要, 控制管式炉温度分别为640, 660, 680 ℃, 在三种温度下生长的样品光学照片如图2(a)—(c)所示. 从3幅图可以清楚地看到在这3个温度下都可以获得矩形的Bi₂O₂Se薄膜, 但是它们的分布密度和大小十分不同. 在温度较低和较高的情况下, 薄膜成核点数量较多, 但是尺寸普遍较小, 而在660 ℃下薄膜成核点数量很少, 但是每个单畴的Bi₂O₂Se的尺寸较大. 图2(d)为Bi₂O₂Se尺寸分布图, 可以更直观地看到纳米片尺寸随温度的变化. 随着温度的升高, Bi₂O₂Se薄膜尺寸呈现出先增加后减小的变化趋势. 当衬底温度相对较低时, 由于临界形核自由能低, 前驱体容易形核, 形核密度较大, 但是受分子扩散速率较低的影响, 薄膜尺寸较小. 当进一步升高温度时, 临界核半径和成核自由能势垒均增大, 导致成核困难, 成核密度相应降低, 同时分子热运动动能增加, 促进了前驱体分子的表面扩散和互相反应, 因此Bi₂O₂Se单畴面积较大. 然而, 当继续升高温度超过某一临界值时, 过高的温度会造成分子热动能过大, 分子运动比较活跃, 造成前驱体分子容易解吸附, 最终导致Bi₂O₂Se尺寸又变小.
图 2 生长温度对Bi₂O₂Se薄膜形貌及尺寸分布的影响　(a)—(c) 不同生长温度下云母上Bi₂O₂Se薄膜的光学照片; (d) 不同生长温度下Bi₂O₂Se的尺寸分布图, 不同颜色代表不同尺寸范围的Bi₂O₂Se
Figure2. Effect of growth temperature on the morphology and the size distribution of Bi₂O₂Se films: (a)–(c) Optical images of Bi₂O₂Se thin films grown at 640, 660, 680 ℃, respectively; (d) size distribution of Bi₂O₂Se films prepared at different growth temperatures. Different color denotes different size range.

Bi₂O₂Se薄膜的原子力显微镜图像如图3(a)所示, 可以看到其厚度约为20 nm, 根据单层的理论厚度0.61 nm^[9], 20 nm约等于32层的厚度. 图3(b)是在室温532 nm激光激发下Bi₂O₂Se的拉曼光谱, 其光学声子振动模式A_1g特征峰位于157.7 cm^–1处, A_1g模式是由于Bi原子沿晶体z轴的面外振动引起的, 原子振动模式如图3(b)插图所示^[21,22].
图 3 (a) Bi₂O₂Se薄膜的原子力显微镜照片; (b) Bi₂O₂Se薄膜的拉曼光谱, 插图代表A_1g振动模式中各原子间的相对运动
Figure3. (a) Atomic force microscope image of a typical Bi₂O₂Se thin film with a thickness of 20 nm; (b) Raman spectrum of Bi₂O₂Se thin film. The inset shows the relative motion of atoms in the A_1g mode.

在云母片上原位制备了Bi₂O₂Se光电导探测器, 图4(a)为器件的光学照片. 器件的电流-电压关系曲线如图4(b)所示, 其线性行为表明金属电极和Bi₂O₂Se之间形成了良好的欧姆接触. 器件在0.5 V偏压下暗电流只有10 nA, 功耗只有5 nW. 当用波长为532 nm的激光辐照, 光功率密度为0.064 mW/cm²时, 光电流达到0.24 μA, 此时光暗电流比为24. 图4(b)中插图为器件时间响应的光波图, 可以看出器件具有很好的光开关特性, 器件的上升时间和下降时间差不多, 约为0.2 s. 图4(c)为光电流(I_ph)随光功率密度(P)变化的关系曲线, 可以通过$ I_{\rm ph} = A \times P^{\alpha} $公式进行拟合, 其中A是比例系数, α是拟合参数. 从图中可以看到, α值接近于1, 说明光电流主要是由于光电导效应引起的, 同时也表明我们制备的Bi₂O₂Se薄膜晶体质量较高, 缺陷较少. 可以看到当偏压为0.5 V时, 随着光功率密度从0.013 mW/cm²增加到0.064 mW/cm², 光电流从0.07 μA增加到了0.23 μA. 光电流响应度和比探测率是评定光电探测器性能的重要参数, 假设散粒噪声是暗电流的主要来源, 其表达式为
图 4 (a)云母片上Bi₂O₂Se光电导器件的光学图像; (b)不同光功率密度下Bi₂O₂Se 器件的I_ds-V_ds曲线, 插图为器件时间响应的方波图; (c)不同偏置电压条件下, 光电流(I_ph)与光功率密度的关系; (d)不同偏置电压条件下, 光增益与光功率密度的关系
Figure4. (a) Optical image of a Bi₂O₂Se photoconductive detector on mica; (b) I_ds-V_ds curves of Bi₂O₂Se device under illumination by laser with different optical powers; (c) light power dependence of photocurrent (I_ph) under different bias; (d) relationship between light gain and light power under different bias.

$R = {I_{{\rm{ph}}}}/PS,$

$D^* = R{S^{1/2}}/{(2e{I_{{\rm{dark}}}})^{1/2}},$

其中, R为光电响应度, P是入射光功率密度, S是有效照明面积, D^*为比探测率, e为单位电量, I_dark为暗电流. 由(1)式和(2)式计算可得在入射光功率为0.013 mW/cm², 偏置电压为0.5 V下, 响应度为45800 A/W, 比探测率达到2.65 × 10¹² Jones. Liu等^[13]和Luo等^[14]报道的Bi₂O₂Se光电探测器(厚度分别为9.8 nm和6.2 nm)在500 nm处获得的响应度分别约为2.6 A/W和10³ A/W. Wu等^[15]制备了2D Bi₂O₂Se阵列集成光电探测器(厚度为5 nm), 在532 nm处光电响应度为2000 A/W. 相比较, 我们的探测器指标优于很多其他研究组报道的结果^[9,13-15], 这可能和我们生长的Bi₂O₂Se薄膜具有比较高的晶体质量和比较合适的厚度(20 nm)有关. 因为与单层或少层薄膜相比, 多层薄膜态密度远高于单层样品, 对光的绝对吸收量更大, 可以产生更高密度的光电流.
光增益(G)是表征光电器件性能的另一个重要参数, 它定义为每个被吸收的入射光子可收集到的电子数. 它可以通过(3)式计算

$G = Rhc/e\lambda ,$

其中, h为普朗克常数, c为光速, λ为入射光波长. 由(3)式计算出的G值如图4(d)所示, 在入射光功率为0.013 mW/cm², 偏置电压为0.5 V时, 最大光增益高达105613. 对于光电导探测器来说, 光增益还可以表示为G = τ/τ_t, 式中τ为光生载流子寿命, 而τ_t为沟道载流子的渡越时间. 这里τ_t = L/μE = L²/μU, 其中, L为两电极间距, μ为迁移率, E为两极间电场强度, U为外加电压. 对于本文器件来说, 高增益意味着载流子寿命长, 电子迁移率高, 这再次说明我们制备的Bi₂O₂Se薄膜质量较高, 无序、缺陷态导致的复合中心较少. 从图4(d)可知, 光增益随着偏压的增加而增加, 但随着光功率密度从0.013 mW/cm²增加到0.064 mW/cm², 光增益降低, 这是因为随着光功率密度的增加, 光生载流子的数目也随之增加, 导致载流子复合率升高, 寿命变短. 与其他2D半导体材料光电器件相比(如表1), 我们的Bi₂O₂Se光电探测器在光电灵敏度和比探测率方面均表现出了优异的性能.

Materials	Fabrication method	Responsivity/A·W–1	Detectivity/Jones	Rise time/ms	Reference
MoS2	ME	434	1011	120	[23]
ReS2	CVD	1208	1010	—	[24]
SnS2	CVD	167	—	100	[25]
SnSe2	CVD	1000	1010	14.5	[26]
In2Se3	ME	59	1011	0.18	[27]
Graphene	CVD	0.73	1013	0.32	[28]
BP	ME	4.8 × 10–3	—	—	[29]
Bi2O2Se	CVD	45800	1012	200	This work

表1Bi₂O₂Se与其他2D半导体光电晶体管性能比较(ME, 机械剥离)
Table1.Comparison of the performance of Bi₂O₂Se with other 2D semiconductor phototransistors (ME represents mechanical exfoliation method).

我们还进一步研究了云母基片上Bi₂O₂Se纳米线的光电行为. 图5(a)为器件在暗态和不同光功率照明下的I_ds-V_ds特性, 其插图为Bi₂O₂Se纳米线器件的光学照片. 可看出I_ds-V_ds曲线呈现非常好的线性关系, 表明金属电极和材料之间为欧姆接触, 在光功率密度为636.9 mW/cm², 偏置电压为1 V时, 光电流达到了65.3 nA, 光暗比达到10². 在光功率密度为127.4 mW/cm²和偏压为1 V时, R和D*最大值分别为0.071 A/W和1.63 × 10⁸ Jones (图5(b)). 与前面矩形的Bi₂O₂Se器件相比, Bi₂O₂Se纳米线光电探测器的R和D^*要小很多, 这是因为该器件沟道长度为50 μm, 约为图4中器件沟道长度(5 μm)的10倍, 在相同偏压下, 电场强度将减弱为原来的1/10, 不利于光生载流子的收集. 另一个更重要的原因是由于我们实验中所用光源光功率密度较大(光功率密度比前面大了2000倍, 没有经过滤光片衰减), 这时光生载流子寿命较短, 导致光增益下降, 灵敏度和比探测率降低.
图 5 (a) 不同光功率下Bi₂O₂Se纳米线光电探测器的I_ds-V_ds曲线, 插图为器件光学图像; (b) 在不同入射光功率密度下器件的响应度和比探测率
Figure5. (a) I_ds-V_ds curves of Bi₂O₂Se nanowire photodetector on mica under different light powers. Inset is an optical image of the device. (b) Responsivity and specific detectivity of the device at different light powers.

为了和半导体工艺相兼容, 将云母基片上生长的矩形Bi₂O₂Se薄膜转移到Si/SiO₂衬底上, 评估转移后Bi₂O₂Se的光电性能. 图6(a)为Si/SiO₂衬底上Bi₂O₂Se光电器件结构示意图, 在暗态和不同光功率的532 nm激光辐照下, 器件的电流-电压数据如图6(b)所示, 在V_ds = –1 V时, 暗电流低至2.4 nA, 并且在636.9 mW/cm²光功率密度下光暗比达到10³. 当入射光功率为636.9 mW/cm², 偏置电压为–1 V时, 其光电流可以达到14.4 μA. 从图6(c)可以看出光电流随光功率的增加而增加, 而光增益却与之相反, 在V_ds = 1 V, 光功率为127.4 mW/cm²时, G值达到127. 图6(d)为器件在不同光功率密度下获得的光响应度和比探测率, 可以看到响应度和比探测率均随光功率密度的增大而减小. 在入射光功率密度为127.4 mW/cm², 偏置电压为1 V时, 响应度达到55.1 A/W, 比探测率高达1.82 × 10¹⁰ Jones, 这里响应度仍远远高于商用硅光电器件的响应度0.78 A/W^[30].
图 6 (a) Si/SiO₂衬底上的Bi₂O₂Se器件示意图; (b) 不同光功率下Bi₂O₂Se探测器的I_ds-V_ds行为, 插图为器件的光学图像; (c) I_ph、光增益与光源功率密度的关系; (d) Bi₂O₂Se探测器的响应度和比探测率对光源功率密度的依赖关系
Figure6. (a) Schematic diagram of the Bi₂O₂Se photodetector on a Si/SiO₂ substrate; (b) I_ds-V_ds of Bi₂O₂Se detector under different light powers, the inset is an optical image of the device; (c) under different biases, the relationship between photocurrent, optical gain and light intensity; (d) light power dependence of responsivity and specific detectivity of the Bi₂O₂Se detector.

本文通过CVD法成功制备了大面积高质量的Bi₂O₂Se薄膜, 在660 ℃真空条件下薄膜横向尺寸可达100 μm, 且在温度较低(620—640 ℃)时获得了Bi₂O₂Se纳米线. 基于云母基片上Bi₂O₂Se的光电导探测器在入射光功率为0.013 mW/cm²、偏置电压为0.5 V时, 光电响应度、比探测率和光增益分别达到45800 A/W, 2.65 × 10¹² Jones和105613. 这些指标优于很多其他2D材料光电器件, 并且可以和最好的Bi₂O₂Se器件结果相比拟. Bi₂O₂Se纳米线和转移到Si/SiO₂上的Bi₂O₂Se薄膜在高光功率密度下也表现出了优秀的光电探测品质. 由于我们的光电器件是一个基于光电导机制的两端器件, 器件结构简单, 易于与半导体平面工艺相兼容, 因此在未来的低功耗、高灵敏度的光电子器件领域具有广阔发展前景.