【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著紅外探測技術(shù)不斷向長波拓展，甚長波紅外(>14 μm)在深空探測、紅外天文和低溫暗弱目標感知等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。然而，該波段探測要求半導體禁帶寬度或雜質(zhì)電離能進一步降低，容易引發(fā)熱激發(fā)載流子和暗電流急劇增大，導致器件高靈敏度與高溫工作性能難以兼顧難以兼顧。
 

　　針對上述挑戰(zhàn)，紅外科學與技術(shù)全國重點實驗室王鵬研究員和胡偉達研究員團隊在高靈敏甚長波紅外探測器研究中取得重要進展。團隊提出了光電聯(lián)合調(diào)控的探測增強方法，研制出CMOS兼容的甚長波紅外探測器陣列，為空間紅外高分辨凝視成像提供了新的技術(shù)路徑。
 

　　研究團隊從聯(lián)合操控“電子”與“光子”出發(fā)，對光電響應(yīng)過程進行雙重優(yōu)化。在電子態(tài)調(diào)控方面，通過摻雜工程構(gòu)建淺能級雜質(zhì)帶，從而實現(xiàn)低能光子吸收；引入單極性勢壘局域電場，有效調(diào)控熱載流子與光生載流子的輸運行為。在光子態(tài)調(diào)控方面，通過構(gòu)建面內(nèi)光子捕獲結(jié)構(gòu)，將低能量紅外光子限制在吸收區(qū)內(nèi)，使光吸收增強超過5倍。光電協(xié)同作用使體暗電流降低30%，工作溫度從10 K提高至40 K。
 

　　在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步將光電聯(lián)合調(diào)控方法應(yīng)用于背入射陣列型器件。通過構(gòu)筑基于界面亞波長結(jié)構(gòu)與光學微腔的復合光子局域結(jié)構(gòu)，引入界面衍射和腔內(nèi)光局域效應(yīng)，響應(yīng)譜段覆蓋5~20 μm，峰值探測率在18 μm處提升超過6.5倍，達到1.9×10¹¹ cm·Hz¹/²·W?¹。該策略為弱吸收有源層的光子利用效率提升及與焦平面陣列工藝兼容等難題提供了新思路，有助于推動甚長波紅外探測技術(shù)向高分辨、高靈敏和高集成方向發(fā)展。
 

　　相關(guān)成果分別發(fā)表于《先進材料》(Advanced Materials)和《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)。研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院國際合作計劃及中國博士后科學基金等項目的支持。
 

　　引用：上海技物所利用光電聯(lián)合調(diào)控方法實現(xiàn)高靈敏甚長波紅外探測器研制 中國科學院上海技術(shù)物理研究所 【引用時間：2026年8月24日】