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- 全球聯(lián)合倡議推動基于新興材料的下一代光傳感器發(fā)展
- 來源：加拿大西蒙弗雷澤大學 發(fā)表于 2025/11/9
響應度 / 外量子效率（EQE）表征面臨的挑戰(zhàn)。a 圖：左側(cè)為入射光束過填充現(xiàn)象，載流子產(chǎn)生區(qū)域超出標稱活性區(qū)域，延伸至特征尺寸為 DL 的外圍區(qū)域，導致響應度 / EQE 測定不準確；右側(cè)為采用孔徑法實現(xiàn)響應度 / EQE 的準確測定。b 圖：在器件承受多束功率為 Pi (t) 的光脈沖期間，監(jiān)測隨時間變化的暗電流對準確測量響應度 / EQE 至關重要。c 圖：調(diào)制頻率選擇不當對連續(xù)波光響應度 / EQE 表征的調(diào)制測量結(jié)果產(chǎn)生影響。d 圖：c 圖所示效應的時域示意圖，上方為合適的調(diào)制頻率，可通過調(diào)制測量準確測定連續(xù)波光響應度 / EQE；下方為不合適的調(diào)制頻率。來源：《自然光子學》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
一支由學術界與產(chǎn)業(yè)界專家組成的全球團隊攜手合作，發(fā)布了關于 “基于新興光敏材料的下一代光電探測器” 的里程碑式共識聲明。該聲明有望加速光傳感器在醫(yī)療健康、智能家居、農(nóng)業(yè)及制造業(yè)等領域的創(chuàng)新應用。
西蒙弗雷澤大學可持續(xù)光電子學研究小組（網(wǎng)址：www.sfu.ca/see/soe）負責人文森佐佩庫尼亞（Vincenzo Pecunia）教授牽頭推動了這項全球倡議，最終相關共識聲明發(fā)表于《自然光子學》期刊。該論文登上期刊封面，為新興光傳感技術的表征、報告及性能基準測試提供了統(tǒng)一框架。這些指導原則或?qū)⑼苿哟祟悅鞲衅髟诟黝悜脠鼍爸械钠占埃M而提升生活質(zhì)量、生產(chǎn)效率與可持續(xù)性。
光傳感器又稱光電探測器，是一種能將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件。它是無數(shù)智能設備的核心組件，全球市場規(guī)模超過 300 億美元，其普及性與經(jīng)濟重要性不言而喻。新興光電探測器（包括基于有機半導體、鈣鈦礦、量子點及二維材料的探測器）有望進一步推動該領域發(fā)展 —— 這類探測器可實現(xiàn)超薄、柔性、可拉伸及輕量化設計。下一代光電探測器具備成本更低、性能更優(yōu)、功能獨特等優(yōu)勢，將為以往難以實現(xiàn)的應用場景開辟道路。
然而，材料與器件結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，已超出了研究界對其性能進行一致測量與比較的能力 —— 尤其是隨著這些新興技術的獨特特性催生出新現(xiàn)象與新應用，這一問題愈發(fā)凸顯。
該研究的第一作者佩庫尼亞教授表示：“不一致的報告與表征方法制約了該領域的發(fā)展。沒有標準化方法，就難以判斷哪些技術真正具有突破性，產(chǎn)業(yè)界也難以識別那些已具備實際應用價值的技術。另一個挑戰(zhàn)在于，研究往往聚焦于狹隘地優(yōu)化單一性能指標，而非采用全面視角 —— 而這種全面視角正是讓這些器件具備實際應用價值的關鍵。”
為應對這些挑戰(zhàn)，佩庫尼亞教授召集了一支由全球 16 個國家（涵蓋北美、歐洲、亞洲及大洋洲）的 43 所高校、研究機構(gòu)的 53 名專家，以及 11 家領先企業(yè)（包括松下、威世、豪威科技、Exosens、索雷博等）組成的團隊。各方共同提煉出光傳感器表征的最佳實踐方案，這些方案融合了多元視角、前沿研究成果與產(chǎn)業(yè)界的實際需求。
最終形成的報告為關鍵性能指標（包括靈敏度、弱光性能、響應速度、穩(wěn)定性等）的評估制定了清晰指導原則，并提供了詳細清單與實驗示意圖，以支持結(jié)果的可重復性與有意義的性能基準測試。
佩庫尼亞解釋道：“這些指導原則的愿景是，在技術持續(xù)發(fā)展的過程中，幫助研究人員與產(chǎn)業(yè)界識別真正的前沿技術，加速新興光電探測器技術向日常設備的轉(zhuǎn)化。”
佩庫尼亞教授在該倡議中的領導力，源于他在該領域超過 15 年的研究經(jīng)驗。他在基于有機半導體、鈣鈦礦等可打印材料的光電探測器研究方面做出了開創(chuàng)性貢獻。他的研究重點是開發(fā)兼具高性能光傳感能力與低成本制造工藝的材料及器件解決方案，同時提升器件的靈敏度與在極窄光譜窗口內(nèi)的光探測能力。
在其領導的可持續(xù)光電子學研究小組中，佩庫尼亞教授正推動光傳感器技術在智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測及工業(yè)安全等領域的應用。借助此次合作提煉的最佳實踐方案，他致力于加速這些技術向?qū)嶋H應用轉(zhuǎn)化的進程。
更多信息：文森佐佩庫尼亞等人，《基于新興半導體技術的光電探測器準確評估指南》，《自然光子學》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
期刊信息：《自然光子學》（Nature Photonics）
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