基于石墨烯的横向p-n结光电二极管因具有宽带光谱响应、工作带宽大和柔性等优点而受到人们的广泛关注。与常用的荧光材料相比，磷光材料具有更为丰富的电子态，其在短波长光激发下电子从三重态向单重态跃迁过程中能够发射更长寿命的磷光。若磷光材料与石墨烯结合，其特殊的电学、光学特性对实现石墨烯基可再写型光电探测器可能会提供解决方案。

我们将石墨烯薄膜与磷光材料poly-BrNpA结合，实现了可再写型横向p-n结光电二极管。在一定强度紫外光照射下，poly-BrNpA薄膜发生不可逆光致变色反应，其吸收光谱和发射光谱均发生改变，且通过界面载流子交换过程能够调控石墨烯的载流子掺杂状况，使石墨烯由p+型掺杂向n型掺杂转变。同时，poly-BrNpA具有很强的亲水性，其吸附水分子后能使石墨烯中的电子重新转移到磷光材料中，使石墨烯恢复到p+掺杂。我们基于以上发现，通过控制紫外光照射位置和时间，制备了紫外光写入型横向p-n结光电二极管，实现了可见光探测。然后，通过表面吸附水分子擦除p-n结。经过多次紫外光写入和水汽吸附擦除的循环过程，该p-n结光电二极管表现出稳定的光电响应性能。这项工作提供了一种实现再写型石墨烯p-n结光电二极管的方法，且具有简便、快速、可控性好的特点，它为发展新型二维材料光电子器件提供了机遇。

图：利用紫外光照射、水汽吸附实现可擦写型p-n结光电二极管示意图。

该成果发表在 “Hao Li, Shubin Su, Chenhui Liang, Ting Zhang, Xuhong An, Meizhen Huang, Haihua Tao*, Xiang Ma, Zhenhua Ni, He Tian and Xianfeng Chen*, UV Rewritable Hybrid Graphene/Phosphor p−n Junction Photodiode, ACS Applied Materials & Interfaces 11, 43351−43358 (2019).”

论文连接https://doi.org/10.1021/acsami.9b14461