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近日，电子科技大学光电科学与工程学院/电子薄膜与集成器件全国重点实验室魏静轩教授、刘永教授团队，联合中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、新加坡国立大学，在国际顶级综述期刊Chemical Reviews上发表题为“Polarization‑Sensitive Photoelectric Conversion”（偏振光电响应）的长篇综述论文。
电子科技大学为论文第一完成单位，光电科学与工程学院孙思蔚（2024级博士研究生）、魏静轩教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王俊勇研究员，以及新加坡国立大学陈浩博士为论文共同第一作者。光电科学与工程学院魏静轩教授、刘永教授与新加坡国立大学仇成伟教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金原创探索项目、国家重点研发计划等项目的资助。
Chemical Reviews 由美国化学会（American Chemical Society，ACS）出版，创刊于1924年，是国际上历史最为悠久、学术影响力最为卓著的旗舰型综述期刊之一，在化学、材料、光学、物理、电子及多学科交叉研究领域具有广泛而深远的影响。期刊内容覆盖多个前沿方向，2025年影响因子为55.8，已成为全球科研人员系统梳理研究进展、把握学科发展脉络和前沿趋势的重要学术期刊。
光电效应描述了光辐照下电信号产生的基本过程。作为一种电磁波，光具有矢量属性，其振动方向和形式赋予了光以偏振这一重要自由度。近年来，大量研究表明，光电响应与光的偏振态密切相关。然而，由于涉及材料体系广泛、物理机制多样，该领域的研究长期呈现出认知碎片化的特点，亟需一个统一、系统的理解框架。
论文基于对称性原理，创新性地提出了一个从多维光子参数（光强、偏振角、偏振度、椭圆度）到多维电子自由度（电荷、动量、自旋、能谷）的“信息映射”物理框架，系统梳理了偏振光电效应在一维纳米线、二维材料、手性分子材料、铁电与磁性材料、拓扑量子材料以及人工微纳超构表面等多种新型材料体系中的研究进展与内在物理机制，并对高性能全斯托克斯偏振探测器及片上集成光电系统的设计进行了前瞻性展望。
论文首先回顾了偏振光电响应的发展历程（图1）。从早期的一维纳米线体系，到手性分子材料、二维材料、铁电和磁性材料，再到近年来迅速发展的拓扑量子材料与人工微纳超构表面，领域内不断涌现出新的材料体系和响应机制，但不同体系间的物理图像长期缺乏统一认识。
图1：偏振光电响应现象的发展历程
针对上述问题，作者创新性地提出了基于“信息映射”的统一物理框架（图2），将复杂的偏振光电转换过程归纳为两个关键步骤：首先，将光场的多维参数（光强、偏振角、偏振度和椭圆度）编码并映射到电子的多重自由度（电荷、动量、自旋和能谷）；随后，这些被激发的电子态进一步转化为可直接测量的电学输出信号。
图2：多维光学输入与多维电学输出之间的映射关系
通过严格的对称性分析，论文将偏振相关光电响应清晰地划分为“标量响应”和“矢量响应”两大类。其中，标量响应主要源于材料的各向异性吸收特性，输出为仅依赖光强的电信号；而矢量响应则源于材料中中心反演对称性的破缺，能够产生随光偏振矢量变化方向而改变的定向光电流。
在此基础上，论文进一步探讨了斜入射几何构型下光–物质相互作用的特殊物理行为，揭示了非传统测量条件下的新型偏振响应规律。最后，作者展望了偏振光电领域的未来发展方向，包括全斯托克斯偏振探测、人工智能辅助的新材料与器件设计，以及多维光场信息融合探测技术，为新一代高性能光电器件的研发提供了系统性的理论指导。
编辑：王晓刚 / 审核：李果 / 发布：陈伟
