团队开发出可进行宽带和高灵敏度检测的二维传感器材料
的一个研究团队开发出了一种下一代传感器材料，能够集成从可见光到长波红外的多种光波长的检测，同时在高温高湿下保持稳定性红外探测 。
由化学技术研究院 (KRICT) 的 Wooseok Song 和成均馆大学的 Dae Ho Yoon 的联合团队，采用了一种以碲替代二维半导体 SnSe 而形成的拓扑晶体绝缘体 (TCI)红外探测 。
作为量子材料，TCI 具有较窄的带隙，能够探测中波红外 (MWIR) 和长波红外 (LWIR) 等长波长光，同时保持较高的稳定性红外探测 。
传统的二维半导体由于宽带隙而无法检测低能光子，而TCI 结构允许电子在表面状态上自由移动，从而实现宽带和高灵敏度检测——包括细微的长波红外热辐射，例如人类手指发出的热辐射红外探测 。
因此，与传统的二维半导体（0.4–1.2 μm）相比，这种新材料实现了约 8 倍宽的宽带探测范围（0.5–9.6 μm）红外探测 。此外，它还具有轻薄、轻便等特点，并且在高温、高湿甚至水下条件下都具有高度稳定性。
该团队表示，另一个关键优势是制造工艺简化且低成本红外探测 。传统的TCI合成需要昂贵的超高真空设备（例如MBE），而研究团队设计的SnSe0.9Te0.1在保持拓扑特性的同时，降低了灵敏度，从而实现了经济高效的基于溶液的热分解合成。这一技术成果使得在手掌大小的6英寸晶圆上实现均匀生产成为可能，并且与现有的半导体工艺兼容，有利于大规模生产。
该团队目前正在将这项技术扩展到8英寸或更大的晶圆，并集成传感器阵列和电路，旨在开发完整的传感器模块红外探测 。
Wooseok Song 解释说：“该传感器的应用范围广泛，从自动驾驶汽车、军用无人机到智能手表和家庭物联网安防系统红外探测 。”
信息与通信技术研究院（KRICT）Young-Kuk Lee表示：“这一突破标志着替代昂贵的进口宽带传感器的转折点，并开启高性能国产宽带传感器的时代红外探测 。”
上图：第一作者Do Hyung Lee（左）和通讯作者Wooseok Song（右），均来自信息与通信技术研究院（KRICT）红外探测 。
来源：雅时化合物半导体