公司李璐教授课题组在宽光谱、高速红外探测器研究领域取得重大进展

发布时间：2024-03-12

红外探测器是将不可见的红外辐射能转变成其它易于测量的能量形式的能量转化器，其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用，尤其是在医员工理信号监控需求的牵引和相关技术发展的推动下，作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。

针对宽光谱红外光电探测材料禁带宽度小，p-n结无法形成强内建电场，造成光生电荷无法快速分离，导致响应时间过长，难以在高频领域应用的问题，yl6809永利官网李璐教授、程江教授等基于自研的超声喷雾热解沉积系统，创新地利用分步结晶原理调控薄膜结构，研制出一种兼具宽带隙AgSbS₂强内建电场和窄带隙AgSbSe₂红外吸收性能的梯度型AgSbS₂(Se)光电探测器。该探测器具有超过1900 nm的光谱响应极限和优异的光电响应特性。室温下，对1550nm红外线的响应度R≥8 mA W^-1, 比探测率D^*≥2.7×10⁹ Jones，最高响应频率≥0.8MHz，显著高于商业化的锗探测器（GPD GM6VHS，带宽＜0.07 MHz）。

      图1 （a）AgSbS₂(Se)梯度能带结构示意图，（b）梯度结构调控示意图，（b）调控前后器件红外响应特性对比，（d）AgSbS₂(Se)探测器对0.8 MHz红外激光的响应，（e）AgSbS₂(Se)探测器与锗单晶探测器高频性能对比。

图2 AgSbS₂(Se)探测器的数字转化演示及在激光通讯领域的应用愿景

本创新成果以公司为第一单位，“Ultrafast and broadband photodetection based on selenized AgSbS₂ thin films prepared by spray pyrolysis deposition and modified with indium nitrate”为题，发表于Journal of Materials Chemistry A（2024, 12, 4739）。该期刊是英国皇家化学学会（RCS）旗下JMC系列的旗舰刊，2023年影响因子为11.9，是国际公认材料和化学领域顶级专业期刊，在业界享有极高的声誉。                                                            

图3 论文来源，链接地址为：

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该工作成功地将常规化合物半导体材料改造为成分可控的梯度半导体，它为利用现有光电材料开发高性能宽光谱光电探测器开辟了新的可能性。目前课题组已在此基础上开展了点对点激光通讯的应用研究，计划用于自动驾驶汽车、无人机、人造卫星等领域。点对点激光通讯技术具有极好的隐秘性和可靠性，将会对未来AI信息终端的安全性产生重要的影响。

公司光电材料与器件研究领域高水平科研成果不断涌现，是公司深入实施创新驱动，大力实施“顶天立地”发展战略，聚焦前沿，围绕国家重大需求开展前沿科技研究，推动人才队伍建设工作取得的又一显著成效。