想要看更清楚？你需要一位給點壓力就爆發的軟妹子

目前，光電探測技術在工業、儀器裝備及日常生活等領域都得到了廣泛應用，受到人們極大的關注。光電探測包括紫外光、可見光，以及紅外光等多種波段的光信號。可見光，「紅橙黃綠藍靛紫」，這個大家都熟悉。波長比紫光短的那部分光，我們就把它就做紫外光。

紫外光電探測：干擾少，看得清

由於從太陽輻射出來的絕大多數紫外光被臭氧層所吸收，大氣環境中的紫外光比較少，因此，在進行紫外探測的時候受到環境的干擾很小。紫外探測器探測到的信號質量好，通信準確率很高。有著諸多優點的紫外光探測技術在國防、民生等多個領域都大顯身手（圖1）。

圖1、紫外光電探測技術在國防及民生領域的應用

以紫外製導為例。有一句空戰名言「看不見的敵人最可怕」，空戰之中，飛行員最怕的就是對方摸到後面發射導彈進行突襲，在這種情況下，導彈逼近告警系統（MAWS）就出現了。因為太陽所輻射出來的紫外光較少，而導彈固體火箭發動機紫外輻射要比太陽光之中紫外線強很多，自然環境干擾較低，因此現代 MAWS 多採用紫外光探測技術。

圖2、以紫外製導技術為核心關鍵技術的預警系統，為戰鬥機提供全方位導彈來襲告警（圖片來自網路）

壓電材料：有壓力就有電壓

我們再來說說壓電材料。顧名思義，「壓電材料」是指受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料。在我們生活中，這種壓電材料隨處可見，比如在我們廚房裡經常用到的煤氣灶里就藏著一塊壓電陶瓷，當我們按下點火裝置的彈簧時，傳動裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上，使它產生很高的電壓，進而將電能引向燃氣的出口放電。「啪」，燃氣就被電火花點燃了。

近年來，壓電材料在人機介面、機器人感測和驅動、智能化與個人化的電子簽名、智能微納機電系統等科學等領域已經顯現出了市場應用價值。

新嘗試：將壓電材料應用到紫外探測技術中

科學家們也在探索和研究將壓電材料應用到紫外探測技術中，基於壓電材料的紫外光電探測器，因壓力產生的壓電勢則會調製載流子的產生、分離、輸運及複合行為等。近日，中科院蘇州醫工所周連群團隊郭振博士副研究員等對這些基於壓電材料的紫外光子探測器進行了分析和研究。

紫外光子信號傳輸損耗大、帶外雜訊干擾強，需要光電探測器在紫外波段具備較高的信噪比。相當於要在上千萬億個背景光子中探測到數個紫外光信號，無異於大海撈針，這就要求紫外光電探測器具有極高的探測靈敏度。

科研團隊設計了一種基於壓電材料「光子陷阱」結構的紫外光電探測器，同時結合表面等離子體共振增強、壓電光子效應及表界面載流子傳輸等關鍵因素的有效調控，設計出來的探測器的探測率非常高，響應時間為數個毫秒量級。這些數據非常接近國際領先水平，以後還可以用來探測更為微弱的紫外光子信號。同時，科學家們還發現，通過調節相關條件，這個探測器還可以在紫外光譜區進行選擇性的光子探測。

一般情況下，在紫外光子照射下，探測器響應的信號會受到電場強度等多方面的影響，但是基於壓電材料的紫外光電探測器卻可以通過設計參數和優化，讓器件性能得到進一步的提升。

今後，科學家們還將用這個方法去構建更優性能的器件：比如說太陽能電池、光電二極體、場效應晶體管、感測器及其他類型的光電探測器等。

來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！