新型且更靈敏的紅外傳感器為眾多不同技術(shù)帶來(lái)益處。來(lái)源：阿爾托大學(xué) / 劉小龍

在從遙控器到自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛汽車(chē)以及虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備等眾多技術(shù)領(lǐng)域中，探測(cè)紅外光都至關(guān)重要。這意味著提升諸如光電二極管這類(lèi)紅外傳感器的效率將會(huì)帶來(lái)重大益處。

阿爾托大學(xué)的研究人員研發(fā)出了一種新型紅外光電二極管，在通信關(guān)鍵波長(zhǎng) 1.55 微米處，其響應(yīng)度相較于其他基于鍺的元件高出 35%。重要的是，這種新器件能夠利用現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行制造，因而極具實(shí)用推廣價(jià)值。

阿爾托大學(xué)教授赫勒・薩文（Hele Savin）表示：“從構(gòu)思到完成概念驗(yàn)證，我們花了八年時(shí)間�！�

其基本思路是使用鍺而非砷化銦鎵來(lái)制造光電二極管。鍺光電二極管成本更低，并且已經(jīng)與半導(dǎo)體制造工藝完全兼容 —— 但截至目前，鍺光電二極管在捕獲紅外光方面的表現(xiàn)欠佳。

薩文的團(tuán)隊(duì)成功研制出了能捕獲幾乎所有入射紅外光的鍺光電二極管。

這項(xiàng)研究于 2025 年 1 月 1 日發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上。

構(gòu)建概念驗(yàn)證裝置的博士研究員劉漢臣（Hanchen Liu）解釋道：“通過(guò)結(jié)合幾種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了高性能：利用表面納米結(jié)構(gòu)消除光學(xué)損耗，并通過(guò)兩種不同方式將電損耗降至最低�！�

該團(tuán)隊(duì)的測(cè)試表明，他們的概念驗(yàn)證光電二極管在響應(yīng)度方面不僅優(yōu)于現(xiàn)有的鍺光電二極管，還勝過(guò)了商用的砷化銦鎵光電二極管。這項(xiàng)新技術(shù)能夠非常高效地捕獲紅外光子，并且在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)都能良好運(yùn)行。新的光電二極管能夠輕易地由現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行制造，研究人員預(yù)計(jì)它們可以直接集成到眾多技術(shù)當(dāng)中。

薩文說(shuō)：“現(xiàn)在正是絕佳時(shí)機(jī)。如今眾多領(lǐng)域都依賴于紅外輻射傳感，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ�活的一部分了。�?/p>

薩文及其團(tuán)隊(duì)成員熱切期望看到他們的技術(shù)會(huì)對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用產(chǎn)生何種影響，以及想知道憑借提高后的靈敏度，會(huì)催生出哪些新的應(yīng)用。