光影寻踪—基于碳纳米管薄膜的室温短波红外级联光伏探测器

Energypenglianmao光是生物赖以生存的必不可少的要素,带来光明的同时却踪影难觅,犹如带着神秘面纱的轻盈舞者,留下一隅多彩舞姿,琰琰生辉。光探测器的出现揭开了轻舞飞扬的光子的神秘面纱。利用光与物质的相互作用,将光信号转化为可以被外界电路所探知的电信号。短波红外,丰富和延伸了人类眼睛的颜色范围,在诸如红外成像、夜视、汽车自动驾驶等领域具有广泛的应用。

新兴纳米材料诸如碳纳米管、石墨烯、过渡金属二硫属化合物等都广泛的应用在红外探测器的构建当中。其中,碳纳米管的优异性质,诸如,直接带隙、高吸收系数、宽谱响应、高迁移率、弹道输运等,得到了世界范围内的青睐。

北京大学彭练矛课题组利用“无掺杂”技术成功的构建了室温工作的高性能碳纳米管红外级联光探测器:探测器的沟道材料采用溶液法制备的高纯度半导体性碳纳米管薄膜,利用接触电极钯-钪构建光电二极管,结合虚电极(virtual contacts)技术显著的提高了器件的信噪比,器件的响应度达到108 V/W,探测率达到1011 Jone,可以和现有同波段商用探测器相比拟。此外,“无掺杂”技术的采用使得器件可以在任意基底上大面积制备,比如, 2英寸硅基底上150×150探测像元规模化阵列制备,器件产率达到100%。此外,器件具有超高的稳定性,可以在100 kW/cm2的入射光条件下稳定工作。

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我们相信,这项研究对于构建新兴材料在室温短波红外探测领域的应用打开了新的局面,为红外成像、红外夜视、自动驾驶等光影寻踪的应用开启了一扇新的窗户。相关论文在线发表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.201600522)以及Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201500529)上,并于当期Inside Front Cover做亮点介绍,上述论文的第一作者为北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生刘旸。