新型量子點紅外探測器靈敏度提高兩倍

美國倫斯勒理工學院的研究人員開發出了一種基于納米技術的新型量子點紅外探測器（QDIP）。這種以金為主要材料的新型元件可大幅提高現有紅外設備的成像素質，將為下一代高清衛星相機和夜視設備的研發提供可能。相關論文發表在《納米快報》雜志網站上。

　　由美國空軍科研局資助的這一項目，通過在傳統量子點紅外探測器元件上增加金納米薄膜和小孔結構的方式，可將現有量子點紅外探測器的靈敏度提高兩倍。
　　研究人員稱，紅外探測器的靈敏程度從根本上取決于在去除干擾后所能接收到的光線的多寡。目前大多數紅外探測器都以碲鎘汞技術(MCT)為基礎。該元件對紅外輻射極為敏感，可獲得較強信號，但同時也面臨著無法長時間使用的缺憾（信號強度會逐步降低）。
　　在這項新研究中，研究人員使用了一個厚度為50納米、具有延展性的金薄膜，在其上設置了大量直徑1.6微米、深1微米的小孔，并在孔內填充了具有獨特光學性能的半導體材料以形成量子點。納米尺度上的金薄膜可將光線“擠進”小孔并聚焦到嵌入的量子點上。這種結構強化了探測器捕獲光線的能力，同時也提高了量子點的光電轉換效率。實驗結果表明，在不增加重量和干擾的情況下，通過該設備所獲得的信號強度比傳統量子點紅外探測器增強了兩倍。下一步，他們計劃通過擴大表面小孔直徑和改良量子點透鏡方法對設備加以改進。研究人員預計，該設備在靈敏度上至少還有20倍的提升空間。
　　負責此項研究的倫斯勒理工學院物理學教授林善瑜（音譯）稱，這一實驗為新型量子點紅外光電探測器的發展樹立了一個新路標。這是近10年來首次在不增加干擾信號的情況下成功使紅外探測器的靈敏度得到提升，極有可能推動紅外探測技術進入新的發展階段。
　　紅外傳感及探測設備在衛星遙感、氣象及環境監測、醫學成像以及夜視儀器研發上均有著廣泛的應用價值。林善瑜在2008年時曾開發出一種納米涂層，將其覆蓋在太陽能電池板上，可使后者的陽光吸收率提高到96％以上。