灵敏度和响应时间是红外探测器的两个核心指标，而面向实际应用要求沟道材料同时具有良好的空气稳定性。然而，目前已报道的基于二维材料的红外探测器均不能同时满足上述条件。例如，石墨烯显示出高速光电响应，但是其灵敏度较低，典型值小于几十毫安每瓦。传统的过渡金属二硫化物（TMD）通常具有太大的带隙，从而失去了检测红外光的能力。黑磷有不错的红外探测能力，但其化学不稳定性与大规模制造工艺不兼容。因此，人们仍然在寻找可用于高灵敏度和快速红外检测的二维层状材料.
在过去两年多里，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授课题组和合作者首次发现一类同时具有超高电子迁移率、合适带隙、环境稳定和可批量制备特点的全新二维半导体芯片材料（硒氧化铋，Bi2O2Se），在场效应晶体管器件、量子输运和可见光探测方面展现出优异性能。
最近，他们与合作者发现由Bi2O2Se制备成的原型光电探测器件具有很宽的光谱响应（从可见光到1700 nm短波红外区），并同时具有很高的灵敏度（在近红外二区1200nm处灵敏度高达~65A/W）。 而利用飞秒激光器组建的超快光电流动态扫描显示Bi2O2Se光电探测器具有约1皮秒的本征超快光电流响应时间。加之，该化合物由交替堆叠的Bi2O2和Se层组成，晶体中氧的存在，使其在空气中具有极佳的稳定性，完全可暴露于空气中存放数月且保持稳定。
他们还展示了利用单一Bi2O2Se光电探测器，通过在成像平面上扫描，实现了室温下高分辨率红外成像。由于其二维材料属性，这种光电探测器可制备在柔性基底上，并在1%应力范围内保持正常工作。另外，他们展示出多个Bi2O2Se光电探测器阵列可协同成像，从而具备多像素扫描成像的潜力。由于Bi2O2Se具有与硅基读出电路集成的潜力，并且制备工艺简单，具有大规模生产的可能性，其为高灵敏度、高速度、低成本、可室温工作的柔性红外光电探测和成像开辟了新路径。
超快高敏二维Bi2O2Se红外探测器芯片材料示意图及其近红外成像展示
该研究成果以“ultrafast and highly sensitive infrared photodetectors based on two-dimensional oxyselenide crystals”为题发表于2018年8月17日的《自然-通讯》（Nature Communications）（DOI： 10.1038/s41467-018-05874-2）上。彭海琳教授和北京大学物理学院刘开辉研究员为该工作的共同通讯作者。文章的并列作者为尹建波博士、谈振军、洪浩及吴金雄博士。该工作得到了来自科技部和国家自然科学基金委等项目的资助。
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