合肥工业大学：实现新型红外光探测器性能升级

来源：中国教育和科研计算机网

合肥工业大学电子科学与应用物理学院罗林保教授领导的微纳功能材料与器件实验室，首次将重掺杂金属氧化物这一新型表面等离子材料应用到红外光电探测器中，有效解决了现有元器件光吸收不足的问题，实现了新型红外探测器在响应度、探测率、响应速度等方面性能的大幅提升。这一成果日前发表在光子学领域的顶级期刊《激光与光子学评论》上。

现有红外探测器采用贵金属纳米结构作为表面等离子体材料，通过金属纳米颗粒散射等方式提升光电子器件对入射光的吸收能力。由于贵金属的表面等离子体共振位置通常在可见光范围内，目前表面等离子增强型器件主要局限于可见光范围内的光电探测器。

罗林保团队开创性地制备出一种新型的重掺杂的氧化铟锡纳米颗粒表面等离子体材料，并将这类材料应用到纳米红外光探测器中。器件的相关分析结果显示，经过结构优化的器件在1550nm（通讯波段）的光吸收能力有了显著增强，对应的响应度与探测率也有大幅的提升。同时，这种器件对频率高达1兆赫兹的光信号仍然具有优异的响应能力，其响应速度可以达到450纳秒，远优于现有纳米红外光探测器。

“这一新型材料能够有效解决红外探测器的探测波长与传统的贵金属纳米结构表面等离子体材料局域表面等离子体的能量匹配问题。它不仅在常用通讯波段实现了性能的大幅提升，还可以通过改变材料中锡的掺杂浓度，实现其他波长红外光的有效探测。”罗林保介绍，这一研究成果对于丰富表面等离子体光学的相关理论，发展太阳能电池、光电探测器、发光二极管等新型高性能表面等离子体光电子器件具有十分重要的指导意义。