I fotorivelatori sensibili alla polarizzazione basati su semiconduttori anisotropi presentano un'ampia gamma di vantaggi in applicazioni specializzate, come l'astronomia, telerilevamento, e multiplexing a divisione di polarizzazione. Per lo strato attivo di fotorivelatori sensibili alla polarizzazione, recenti ricerche si concentrano su perovskiti ibride organico-inorganiche bidimensionali (2D), dove lastre inorganiche e distanziatori organici sono disposte alternativamente in strutture stratificate parallele. Rispetto ai materiali 2D inorganici, importante, l'accessibilità alla soluzione delle perovskiti ibride consente di ottenere i loro grandi cristalli a basso costo, offrendo opportunità entusiasmanti per incorporare l'anisotropia fuori dal piano del cristallo per il fotorilevamento sensibile alla polarizzazione. Però, limitato dall'anisotropia di assorbimento della struttura del materiale, la sensibilità alla polarizzazione di un tale dispositivo rimane bassa. Così, è urgentemente necessaria una nuova strategia per progettare perovskiti ibride 2D con una grande anisotropia per il fotorilevamento sensibile alla polarizzazione.

Le eterostrutture forniscono un indizio per affrontare questa sfida. Da una parte, la costruzione di eterostrutture può migliorare l'assorbimento ottico e le densità di libera portante del composito. D'altra parte, il campo elettrico incorporato all'eterogiunzione può separare spazialmente le coppie elettrone-lacuna fotogenerate, riducendo significativamente la velocità di ricombinazione e migliorando ulteriormente la sensibilità per i fotorivelatori sensibili alla polarizzazione. Perciò, la costruzione di eterostrutture monocristalline di perovskiti ibride 2D anisotrope realizzerebbe dispositivi con elevata sensibilità alla polarizzazione.

In un nuovo articolo di ricerca pubblicato nella rivista con sede a Pechino Rassegna scientifica nazionale , scienziati del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, L'Accademia cinese delle scienze crea un cristallo eterostruttura 2D/3D, combinando la perovskite ibrida 2D con la sua controparte 3D; e ottenere un fotorilevamento sensibile alla polarizzazione con prestazioni record. Diverso dal lavoro precedente, i dispositivi basati sul cristallo di eterostruttura sfruttano deliberatamente l'anisotropia della perovskite 2D e il campo elettrico incorporato dell'eterostruttura, permettendo la prima dimostrazione di un fotorilevatore sensibile alla polarizzazione basato su eterostruttura di perovskite che funziona senza la necessità di alimentazione esterna. In particolare, la sensibilità alla polarizzazione del dispositivo supera tutti i dispositivi a base di perovskite riportati; e può essere competitivo con i fotorivelatori convenzionali basati su eterostrutture inorganiche. Ulteriori studi rivelano che il campo elettrico incorporato formato all'eterogiunzione può separare efficacemente quegli eccitoni fotogenerati, riducendo il loro tasso di ricombinazione e quindi migliorando le prestazioni del fotorilevatore sensibile alla polarizzazione risultante.

"L'elevata sensibilità alla polarizzazione viene raggiunta con successo in un fotorilevatore autoguidato sensibile alla polarizzazione basato su un'eterostruttura di perovskite ibrida 2D/3D monocristallina che viene coltivata tramite un delicato metodo di soluzione, " afferma l'autore, "Questo studio innovativo amplia la scelta dei materiali che possono essere utilizzati per fotorivelatori sensibili alla polarizzazione ad alte prestazioni, e di conseguenza, le strategie progettuali».