暨南大学团队研发高性能非线性探测器，光电流达570μA

暨南大学团队研发高性能非线性探测器，光电流达570μA

近日，暨南大学团队研发出一款高性能的非线性探测器。在极低辐照条件下，该探测器的光响应度达到17402A/W，光电流达到570μA，线性动态范围达到152dB，性能位居层状半导体集成探测器前列。这一突破性成果为近红外探测提供了新的可能，尤其在克服强光致盲问题上展现出巨大潜力。

多领域应用前景广阔

在医学领域，该探测器能显著提升医学影像设备的性能，改善疾病诊断和治疗过程中的光电探测要求，特别是在光学相干断层扫描等方面具有重要应用价值。

在自动驾驶领域，该探测器能够优化夜间驾驶时的环境和道路成像效果，从而大幅提升驾驶安全性。

在环境监测领域，该探测器能够在强光条件下更有效地捕捉和分析环境光信号，提高监测系统的稳定性和准确性。

技术创新与突破

暨南大学光波导混合集成与微纳器件研究团队，由关贺元教授、杨铁锋副教授和卢惠辉教授领衔，长期专注于高性能片上光子集成器件的研发。团队通过将铌酸锂与微结构、超表面、层状半导体等异质单元进行混合集成，构建高性能光电子器件，以满足信息时代对集成算力的需求。

研究团队在2021年开始尝试将铁电铌酸锂与层状石墨烯集成，发现石墨烯可以弥补铌酸锂绝缘体的不足，提升电荷输运能力。同时，铌酸锂的热释电效应可以实现非对称掺杂，通过引入p-n同质结获得宽波段、低功耗和高响应度的器件。

基于热释电效应，团队在硫酸三苷肽上实现了手性探测，并开发了多功能人工突触器件。团队发现，铁电铌酸锂与层状材料异质集成后，能够带来低功耗、宽波段、多功能等诸多优势，范德华集成工艺简单，能够兼容大规模阵列化集成。

解决强光致盲难题

研究团队发现，传统光电探测器在强光条件下存在“强光致盲”问题，如手机拍摄太阳时无法清晰成像，或夜间会车时远光灯导致驾驶员短暂失明。为解决这一问题，团队将二次谐波产生效应引入光电探测器，通过“光进电出”的方式实现电提取，成功开发出高性能非线性探测器件。

研发历程与技术创新

团队通过构建铁电钛酸钡和二硫化钼的异质结，利用铁电钛酸钡的局域场调控二硫化钼的导电特性，引入钛酸钡的非线性效应实现近红外上转换。倍频光再次被二硫化钼吸收，产生光电流，从而获得高性能非线性探测器件。

研究团队在研发过程中尝试了多种方法，包括将钛酸钡结合光纤传感技术、利用叉指电极微结构等，最终通过铁电钛酸钡和二硫化钼的互补集成，成功解决了导电性差的问题。

暨南大学关贺元教授是第一作者，卢惠辉教授和杨铁锋副教授担任共同通讯作者。团队目前正在探索光写入和电擦除器件应用，并结合卷积神经网络开展图像识别和智能成像研究。

从左到右：韦玉明副教授、卢惠辉教授、刘俸利研究生、关贺元教授、杨铁锋副教授（来源：资料图）

参考资料

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本文原文来自DeepTech深科技