局部放电检测在电力设备绝缘考核和诊断中发挥着重要作用，其中光学检测凭借检测置信度高、抗电磁干扰能力强等优势，在电力设备在线监测和故障诊断领域备受关注。当前商用的真空光电倍增管、雪崩二极管等光电器件有着成熟的生产应用，但面临驱动电压较高（~100 V），初始增益受限（>10⁶），暗电流较大等瓶颈，器件易产生严重泄漏和较高功耗。以二维有机-无机卤化物钙钛矿为代表的新型低维材料为解决这一问题提供了新思路，其具有强烈的光与物质相互作用、长载流子寿命和高效的载流子输运特性，在光电探测领域展现出广阔的应用前景。

西安交通大学电气工程学院孟国栋教授课题组，与电子科学与工程学院特聘研究员郗俊、电气学院助理教授刘鑫合作，以苯乙胺碘化锡（(PEA)₂SnI₄）二维钙钛矿薄膜作光敏层，以铝掺杂氧化铪（Al:HfO₂）纳米铁电薄膜作介质层，设计制备新型高性能场效应光电晶体管。利用铁电薄膜剩余极化场提供非易失性浮栅，取代外施栅压，引入局域场增强工程调控沟道输运特性和金属-半导体接触势垒，在零栅极偏置下实现超灵敏的可见光探测，其响应度和比探测率分别高达4918 A W^-1和2.15×10¹⁵Jones。所提出的铁电栅控低维场效应光电器件具有超高的栅极调控效率，卓越的光电探测能力和较高的扩展性，为电力设备异常放电的故障诊断提供了新方案。

上述研究成果近期以《具有零栅极偏置的铁电调控超灵敏二维钙钛矿光电晶体管》（AFerroelectrically Modulated Ultrasensitive Two-dimensional Perovskite Phototransistorwith Zero-gate-bias）为题，以封面论文（FrontCover）形式发表在国际知名期刊《纳米尺度》（Nanoscale）。论文第一作者为电气学院博士生折俊艺，通讯作者为电气学院孟国栋教授，西安交通大学为本论文的第一作者单位和通讯单位。本研究工作的顺利开展得到了电气学院周峻副教授、材料学院高级工程师张朋诚，以及分析测试共享中心任子君主任、李超工程师的大力支持。

图1期刊封面

图2基于铁电栅控的新型高性能场效应光电晶体管

孟国栋课题组近年来致力于新型高性能低维传感器件的研发及其在电气电子领域的应用研究，相关工作已在ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Materials Chemistry C、Nanoscale、Frontiers in Chemistry、物理学报等国际知名期刊发表。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/nr/d4nr04910a

文字：孟国栋教授团队

图片：孟国栋教授团队