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AM | 李顺心等人开发出高性能柔性近红外光电探测器

时间:2025-11-15 17:17:51 点击:

近日,禁漫天堂 李顺心副教授等人在高性能近红外光电探测器方面取得重要突破。研究团队创新性地提出了一种双纳米光栅结构与上转换纳米颗粒(UCNP,NaYF4:20%Yb, 2%Er)相结合的策略,以增强MAPbBr3的稳定性,并将其光谱响应范围扩展至近红外区域。双纳米光栅结构不仅增强了光捕获能力,还通过原位封装提升了器件的环境稳定性与机械柔性。相关研究成果以“High-Performance and Stable Dual-Nanograting-Perovskite-Based Near-Infrared Photodetector”为题发表在《Advanced Materials》上。

近红外(NIR)光电探测器在光通信、医疗成像、环境监测、5G通信、自动驾驶及物联网(IoT)等领域具有广泛应用前景。目前,商业化的近红外探测器主要基于硅、锗、铟镓砷(InGaAs)等材料,但其制备工艺较为复杂、成本高昂,且难以实现柔性化与大面积集成。钙钛矿材料因其可调带隙、强光吸收和高载流子迁移率等优势,在光电探测领域展现出巨大潜力。然而,其在近红外区域的吸收率低,且存在稳定性差的问题,限制了其实际应用。

在本研究中,李顺心课题组构建的光电探测器通过“光转换–光捕获–光电转换”的三重协同效应,实现了钙钛矿光电探测器在近红外波段的高性能探测与优异稳定性。其中,UCNP 负责将 980 nm 近红外光上转换为可见光,双纳米光栅结构进一步增强光吸收,PDMS 封装则显著提升环境与机械稳定性。基于该策略,器件在 980 nm 条件下实现了 2.9 A·W⁻¹ 的响应度和 1.34 × 10¹¹ Jones 的探测率,并在空气中存放 4 个月及经历 3000 次弯折后分别保持 78.6% 与 72.4% 的性能,为柔性近红外传感与多功能光电集成系统的发展提供了可行路径。

 

禁漫天堂 博士研究生王杨为本文的第一作者,本文通讯作者为禁漫天堂 李顺心副教授。该工作得到了邹勃教授的悉心指导,并得到了国家自然科学基金项目的资助。

全文链接:

//doi.org/10.1002/adma.202515848