研究开发出新型可变响应光谱的光电探测器

日期： 2024-09-10

浏览次数: 413

来源：科学网

近日，吉林大学电子科学与工程学院新型光电探测材料与器件团队在光电探测领域取得重要进展，设计出可变响应光谱的光电探测器，相关成果发表于《自然·通讯》。

日夜成像技术可以在白天提供彩色可见光图像，并在夜间显示黑白红外图像，在诸如安防监控、机器视觉和自动驾驶等领域具有广泛应用价值。带有拜耳滤光片的传统硅图像传感器具有红外灵敏度，这会导致滤光片分色的失效，并导致图像偏色。主流解决方案是通过与红外滤光片切换器（ICR）相结合来实现的，但对ICR设备的重量和机械可靠性的担忧，限制了其在轻量级和高鲁棒性的系统，如无人机或车载摄像头中的应用。因此，实现高质量的无ICR日夜成像技术具有重要意义。

为了应对这些挑战，对可见光和红外光具有光谱选择性响应的多光谱光电探测器脱颖而出。作为新兴的光电半导体材料，卤化物钙钛矿在各种应用中得到了广泛的探索。钙钛矿单晶因其高消光系数和可调直接带隙成为成像应用的候选者。然而，基于钙钛矿单晶光电探测器的无ICR日夜成像仍然具有挑战性，即需要制备一种窄带隙的高质量钙钛矿单晶，然后在此基础上实现光谱响应的调控。尽管钙钛矿材料优异的溶液加工性能允许制备具有可调光谱响应的探测器，但目前仍缺乏关于具有梯度带隙的窄带隙钙钛矿单晶的研究。

针对无ICR日夜成像对探测器的需求，研究团队通过开发具有垂直金属梯度分布的钙钛矿单晶，设计和研究了可变响应光谱的光电探测器。通过结合材料特性和理论计算，团队证明了氧气暴露对成分梯度的影响，并阐明了锡铅钙钛矿和氧气之间相互作用的具体影响。基于载流子漂移距离随偏压的变化，锡铅钙钛矿光电探测器可以在从可见光到近红外波段范围，实现偏置电压调控的光谱响应变换。此外，富锡表面抑制了未配位降解中心的形成，使得探测器表现出了长达一年的运行稳定性。最后，钙钛矿光电探测器在红外光干扰下，展现出了与具有ICR的商用硅光电探测器相当的颜色还原能力。此外，钙钛矿光电探测器的高灰阶分辨率使其在日夜成像应用中具有广泛的应用潜力。

金属合金钙钛矿光电探测器的发展，将为光电成像技术开辟一种有效的设计策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51762-3

上一篇：包头稀土研究院一发明专利获得日本发明专利授权下一篇：成果 | 彭莹莹课题组揭示铜氧化物从电荷序绝缘体向高温超导体演化过程

Hot News / 相关推荐

三重动态网络整合了稳健力学、快速自愈和通过镧系配位实现可调发光

2026 - 09 - 03

点击次数: 48

来源：X-MOL共价可适应网络因其在可持续材料设计中的潜力而备受关注，但它们常常难以平衡机械稳健性与高效的自愈能力，或缺乏集成的光功能性。本文介绍通过三能级动态网络策略构建的鑭系配位超分子聚合物（Ln-Bpy-HTIP）。羟基端聚丁二烯（HTPB）软段的链间相互作用和纠缠结构作为基本承载层（I 级），聚氨酯氢键作为能量耗散和可重构层（II 级），镧系-双吡啶配位键则作为动态交联层（III 级）和发...

一系列新镧系 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸镧酸，具有游离吡啶位点

2026 - 09 - 02

点击次数: 67

来源：X-MOL一系列新的鑭系物 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸盐 [Ln2（phen）2（bpdc）3（H2O）2]n {Ln= Sm （1）， Eu （2）， Gd （3）， Tb （4）， Dy （5）， Ho （6）， Er （7）， Tm （8）;phen = 1,10-苯舧啶;H2bpdc = 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸}，通过π共轭苯作为色团进行热液合成并结构表征。1∼8...

镧系钛簇家族的新成员：Janus纳米簇及其在光学成像和光动力疗法中的应用

2026 - 09 - 02

点击次数: 69

来源：X-MOL本研究发现了一种新型低对称性镧系钛簇（Ln4Ti14），其簇核具有Janus分布。Ln4Ti14纳米簇通过逐步组装形成，并被致密的配体保护层包裹，从而确保其在溶液中的稳定性。通过改变Ln(III)离子，可以轻松控制能量转移路径，从而实现高分辨率生物光学成像和光动力疗法（PDT）之间的切换。具体而言，Eu4Ti14具有高效的天线效应，能够发出明亮的Eu(III)特征发射，并可用于活细...

功能化铈氧化物纳米颗粒的生物学应用

2026 - 09 - 01

点击次数: 87

来源：X-MOL纳米技术的快速扩展和进步为多种疾病的诊断和治疗带来了潜在应用。近年来，由于铈氧化纳米颗粒（CeO2 NPs）具有独特的物理和化学特性，如高抗氧化活性、酶类模拟活性和良好的生物相容性，已被广泛研究和应用于生物系统。本综述总结了功能化 CeO2 NP 在抗癌活性、抗感染、抗炎、抗氧化活性、伤口愈合、神经保护及影像应用领域的最新研究进展。研究探讨了其作用机制及潜在的临床应用前景，以及关于...