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- 全球聯(lián)合倡議推動(dòng)基于新興材料的下一代光傳感器發(fā)展
- 來(lái)源：加拿大西蒙弗雷澤大學(xué) 發(fā)表于 2025/11/9
響應(yīng)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(guò)填充現(xiàn)象，載流子產(chǎn)生區(qū)域超出標(biāo)稱活性區(qū)域，延伸至特征尺寸為 DL 的外圍區(qū)域，導(dǎo)致響應(yīng)度 / EQE 測(cè)定不準(zhǔn)確；右側(cè)為采用孔徑法實(shí)現(xiàn)響應(yīng)度 / EQE 的準(zhǔn)確測(cè)定。b 圖：在器件承受多束功率為 Pi (t) 的光脈沖期間，監(jiān)測(cè)隨時(shí)間變化的暗電流對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量響應(yīng)度 / EQE 至關(guān)重要。c 圖：調(diào)制頻率選擇不當(dāng)對(duì)連續(xù)波光響應(yīng)度 / EQE 表征的調(diào)制測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。d 圖：c 圖所示效應(yīng)的時(shí)域示意圖，上方為合適的調(diào)制頻率，可通過(guò)調(diào)制測(cè)量準(zhǔn)確測(cè)定連續(xù)波光響應(yīng)度 / EQE；下方為不合適的調(diào)制頻率。來(lái)源：《自然光子學(xué)》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
一支由學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界專家組成的全球團(tuán)隊(duì)攜手合作，發(fā)布了關(guān)于 “基于新興光敏材料的下一代光電探測(cè)器” 的里程碑式共識(shí)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(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。
西蒙弗雷澤大學(xué)可持續(xù)光電子學(xué)研究小組（網(wǎng)址：www.sfu.ca/see/soe）負(fù)責(zé)人文森佐佩庫(kù)尼亞（Vincenzo Pecunia）教授牽頭推動(dòng)了這項(xiàng)全球倡議，最終相關(guān)共識(shí)聲明發(fā)表于《自然光子學(xué)》期刊。該論文登上期刊封面，為新興光傳感技術(shù)的表征、報(bào)告及性能基準(zhǔn)測(cè)試提供了統(tǒng)一框架。這些指導(dǎo)原則或?qū)⑼苿?dòng)此類傳感器在各類應(yīng)用場(chǎng)景中的普及，進(jìn)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(cè)器，是一種能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。它是無(wú)數(shù)智能設(shè)備的核心組件，全球市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 300 億美元，其普及性與經(jīng)濟(jì)重要性不言而喻。新興光電探測(cè)器（包括基于有機(jī)半導(dǎo)體、鈣鈦礦、量子點(diǎn)及二維材料的探測(cè)器）有望進(jìn)一步推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展 —— 這類探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)超薄、柔性、可拉伸及輕量化設(shè)計(jì)。下一代光電探測(cè)器具備成本更低、性能更優(yōu)、功能獨(dú)特等優(yōu)勢(shì)，將為以往難以實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)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(duì)其性能進(jìn)行一致測(cè)量與比較的能力 —— 尤其是隨著這些新興技術(shù)的獨(dú)特特性催生出新現(xiàn)象與新應(yīng)用，這一問(wèn)題愈發(fā)凸顯。
該研究的第一作者佩庫(kù)尼亞教授表示：“不一致的報(bào)告與表征方法制約了該領(lǐng)域的發(fā)展。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化方法，就難以判斷哪些技術(shù)真正具有突破性，產(chǎn)業(yè)界也難以識(shí)別那些已具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。另一個(gè)挑戰(zhàn)在于，研究往往聚焦于狹隘地優(yōu)化單一性能指標(biāo)，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(shí)際應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵。”
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，佩庫(kù)尼亞教授召集了一支由全球 16 個(gè)國(guó)家（涵蓋北美、歐洲、亞洲及大洋洲）的 43 所高校、研究機(jī)構(gòu)的 53 名專家，以及 11 家領(lǐng)先企業(yè)（包括松下、威世、豪威科技、Exosens、索雷博等）組成的團(tuán)隊(duì)。各方共同提煉出光傳感器表征的最佳實(shí)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(shí)際需求。
最終形成的報(bào)告為關(guān)鍵性能指標(biāo)（包括靈敏度、弱光性能、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等）的評(píng)估制定了清晰指導(dǎo)原則，并提供了詳細(xì)清單與實(shí)驗(yàn)示意圖，以支持結(jié)果的可重復(fù)性與有意義的性能基準(zhǔn)測(cè)試。
佩庫(kù)尼亞解釋道：“這些指導(dǎo)原則的愿景是，在技術(shù)持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中，幫助研究人員與產(chǎn)業(yè)界識(shí)別真正的前沿技術(shù)，加速新興光電探測(cè)器技術(shù)向日常設(shè)備的轉(zhuǎn)化�！�
佩庫(kù)尼亞教授在該倡議中的領(lǐng)導(dǎo)力，源于他在該領(lǐng)域超過(guò) 15 年的研究經(jīng)驗(yàn)。他在基于有機(jī)半導(dǎo)體、鈣鈦礦等可打印材料的光電探測(cè)器研究方面做出了開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。他的研究重點(diǎn)是開(kāi)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(shí)提升器件的靈敏度與在極窄光譜窗口內(nèi)的光探測(cè)能力。
在其領(lǐng)導(dǎo)的可持續(xù)光電子學(xué)研究小組中，佩庫(kù)尼亞教授正推動(dòng)光傳感器技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及工業(yè)安全等領(lǐng)域的應(yīng)用。借助此次合作提煉的最佳實(shí)踐方案，他致力于加速這些技術(shù)向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。
更多信息：文森佐佩庫(kù)尼亞等人，《基于新興半導(dǎo)體技術(shù)的光電探測(cè)器準(zhǔn)確評(píng)估指南》，《自然光子學(xué)》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
期刊信息：《自然光子學(xué)》（Nature Photonics）
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