新型量子點(diǎn)紅外探測(cè)器靈敏度提高兩倍

美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種基于納米技術(shù)的新型量子點(diǎn)紅外探測(cè)器（QDIP）。這種以金為主要材料的新型元件可大幅提高現(xiàn)有紅外設(shè)備的成像素質(zhì)，將為下一代高清衛(wèi)星相機(jī)和夜視設(shè)備的研發(fā)提供可能。相關(guān)論文發(fā)表在《納米快報(bào)》雜志網(wǎng)站上。

　　由美國(guó)空軍科研局資助的這一項(xiàng)目，通過(guò)在傳統(tǒng)量子點(diǎn)紅外探測(cè)器元件上增加金納米薄膜和小孔結(jié)構(gòu)的方式，可將現(xiàn)有量子點(diǎn)紅外探測(cè)器的靈敏度提高兩倍。
　　研究人員稱，紅外探測(cè)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(shù)紅外探測(cè)器都以碲鎘汞技術(shù)(MCT)為基礎(chǔ)。該元件對(duì)紅外輻射極為敏感，可獲得較強(qiáng)信號(hào)，但同時(shí)也面臨著無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用的缺憾（信號(hào)強(qiáng)度會(huì)逐步降低）。
　　在這項(xiàng)新研究中，研究人員使用了一個(gè)厚度為50納米、具有延展性的金薄膜，在其上設(shè)置了大量直徑1.6微米、深1微米的小孔，并在孔內(nèi)填充了具有獨(dú)特光學(xué)性能的半導(dǎo)體材料以形成量子點(diǎn)。納米尺度上的金薄膜可將光線“擠進(jìn)”小孔并聚焦到嵌入的量子點(diǎn)上。這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了探測(cè)器捕獲光線的能力，同時(shí)也提高了量子點(diǎn)的光電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不增加重量和干擾的情況下，通過(guò)該設(shè)備所獲得的信號(hào)強(qiáng)度比傳統(tǒng)量子點(diǎn)紅外探測(cè)器增強(qiáng)了兩倍。下一步，他們計(jì)劃通過(guò)擴(kuò)大表面小孔直徑和改良量子點(diǎn)透鏡方法對(duì)設(shè)備加以改進(jìn)。研究人員預(yù)計(jì)，該設(shè)備在靈敏度上至少還有20倍的提升空間。
　　負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的倫斯勒理工學(xué)院物理學(xué)教授林善瑜（音譯）稱，這一實(shí)驗(yàn)為新型量子點(diǎn)紅外光電探測(cè)器的發(fā)展樹(shù)立了一個(gè)新路標(biāo)。這是近10年來(lái)首次在不增加干擾信號(hào)的情況下成功使紅外探測(cè)器的靈敏度得到提升，極有可能推動(dòng)紅外探測(cè)技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。
　　紅外傳感及探測(cè)設(shè)備在衛(wèi)星遙感、氣象及環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)成像以及夜視儀器研發(fā)上均有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。林善瑜在2008年時(shí)曾開(kāi)發(fā)出一種納米涂層，將其覆蓋在太陽(yáng)能電池板上，可使后者的陽(yáng)光吸收率提高到96％以上。