基于新颖的功能材料柔性光电探测器综述

高性能光电探测器在包括图像传感、光通信、火灾检测、生物医学成像、环境监测、空间探测与安全检测等诸多科学研究与工业技术领域都有十分重要的应用。目前商业化的光电探测器主要使用晶体硅和硅-锗异质结或三五族半导体合金块体材料分别实现可见光-近红外光波段(λ< 1100 nm)和红外光波段(λ> 1100 nm)的光检测。但是,这些光电探测器往往需要较厚的材料以实现较大的光电响应,而且具有易碎、价格昂贵以及苛刻的制备工艺和工作环境等诸多缺点,极大地限制了它们在柔性、透明、可拉伸可弯曲器件领域的应用。相比之下,柔性光电探测器能够满足下一代光电子器件在轻量化设计、易于携带、优异的移植性、大面积兼容性、更高的可扩展性以及低制备成本等方面的需求,因而在未来光电子器件领域具有十分重要的应用前景。近年来,科研人员对基于不同功能材料的柔性光电探测器开展了广泛的研究并取得了一系列的重要原创性成果。

香港理工大学严锋教授课题组撰写综述总结了近年来基于新颖的功能材料的柔性光电探测器方面的重要研究进展。首先,该综述介绍了基本的光电检测原理以及光电探测器的性能指标。其次,该综述总结了基于不同功能材料的光电探测器的重要研究成果,包括基于零维纳米结构(量子点和纳米晶)、一维纳米结构(纳米线、纳米带、纳米棒和纳米管等)、二维层状材料(石墨烯和二维金属硫族化物等)、有机半导体和钙钛矿材料(薄膜和纳米线等)。作者重点介绍了这些光电探测器的重要光电性能参数以及在弯曲状态下或经过弯曲测试之后的性能变化情况。同时,对不同功能材料柔性光电探测器的特点进行了对比并总结了各自的优劣,并对研发高性能柔性光电探测器所面临的重要难题进行了深入讨论。最后,作者展望了基于功能材料的柔性光电探测器未来的研究方向和可能遇到的挑战,并对在商业化过程中可能遇到的难题提出了一些自己的看法。

该综述论文发表在Small上(DOI: 10.1002/smll.201701822),第一作者为谢超博士,现任合肥工业大学副教授,通讯作者为严锋教授。