【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】紅外光的檢測(cè)構(gòu)成了現(xiàn)代工業(yè)、科學(xué)、能源、醫(yī)療和國(guó)防應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。能夠跨越短波(SWIR)、中波(MWIR)和長(zhǎng)波紅外 (LWIR)的光電探測(cè)技術(shù)更是受到現(xiàn)代科學(xué)研究的青睞。當(dāng)前，使用先進(jìn)窄帶隙半導(dǎo)體的光電探測(cè)設(shè)備需要復(fù)雜的制造過(guò)程、高的制造成本和嚴(yán)格的冷卻要求，這對(duì)于其廣泛應(yīng)用來(lái)說(shuō)仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。
美國(guó)南密西西比大學(xué)Jason D. Azoulay等人報(bào)道了一種基于能跨越 SWIR-LWIR 寬帶范圍的供體-受體(D-A)共軛聚合物的高性能紅外光電檢測(cè)技術(shù)。該聚合物π共軛骨架內(nèi)的電子相關(guān)性促進(jìn)了高自旋基態(tài)、窄帶隙、長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收和本征導(dǎo)電性。這些以前未觀察到的特性使得從溶液中制造薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器成為可能，該探測(cè)器顯示出大于 2.10×10 9 Jones 的特定探測(cè)率。這種能在室溫下的檢測(cè)技術(shù)非常接近當(dāng)前所用的冷卻外延器件的檢測(cè)技術(shù)。這項(xiàng)工作為廣泛適用的低成本環(huán)境溫度紅外光電檢測(cè)提供了一個(gè)全新的平臺(tái)。該研究以題為“Broadband infrared photodetection using a narrow bandgap conjugated polymer”的論文發(fā)表在《 Science Advances》上。
文章亮點(diǎn)：
(1)這項(xiàng)工作報(bào)道了在光譜區(qū)域使用 D-A共軛聚合物進(jìn)行寬帶紅外光電檢測(cè)的技術(shù)。該探測(cè)器使用開(kāi)殼式 D-A共軛聚合物有源層，對(duì)SWIR、MWIR 和 LWIR 段的光子進(jìn)行感應(yīng)，而目前除石墨烯以外的有機(jī)材料無(wú)法訪問(wèn)這些區(qū)域。
(2)作者通過(guò)微波輔助的 Stille 交叉偶聯(lián)共聚反應(yīng)開(kāi)發(fā)了一種中性的高自旋D-A共軛聚合物，其大分子結(jié)構(gòu)和電子拓?fù)浣Y(jié)合在一起，能提供非常窄的光學(xué)帶隙(<0.10 eV)，是目前報(bào)道的共軛有機(jī)材料中和溶液可加工材料中比較低的。
(3)該工作提供了強(qiáng)大的穩(wěn)定性、極低能量下的帶隙控制、光電特性的輕松合成調(diào)控、溶液可加工性和室溫操作——這些特性是其他基于半導(dǎo)體的光電探測(cè)器無(wú)法協(xié)同實(shí)現(xiàn)的。這些優(yōu)勢(shì)以及探測(cè)器制造過(guò)程的簡(jiǎn)易性有望為檢測(cè)紅外光電子提供一種替代方法并實(shí)現(xiàn)全新的設(shè)備技術(shù)。
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