想要有一雙穿透黑夜的“千里眼”，該怎么做?許多人首先想到的是紅外探測器。但由于價格昂貴、靈敏度低、可集成性差，紅外成像的應(yīng)用受到很大限制，尤其是在民用領(lǐng)域。記者30日從南京大學(xué)獲悉，該校電子科學(xué)與工程學(xué)院的王肖沐、施毅課題組和物理學(xué)院的繆峰課題組，研制出一種基于全新工作機制的紅外探測器件。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上。

我們的眼睛只能看見一定波長范圍內(nèi)的光線。紅外光是波長較長的不可見光，它的特點是，不僅可以實現(xiàn)遠距離傳輸，而且穿透能力強。事實上，紅外探測已經(jīng)被應(yīng)用在軍事和臨床醫(yī)學(xué)檢測等領(lǐng)域，例如紅外夜視儀、末端制導(dǎo)、遙感、自由空間通信、紅外雷達以及醫(yī)院中常見的紅外熱像儀等，但紅外成像仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。因此，科學(xué)家們一直在努力探索基于新原理來實現(xiàn)價格低廉、靈敏度高、性能優(yōu)異的紅外探測器。

該團隊首次在二維材料垂直異質(zhì)結(jié)中提出和實現(xiàn)了一種全靈敏度新的探測機制：彈道雪崩。這種物理機制將量子彈道輸運與雪崩擊穿過程結(jié)合，將彈道輸運中電荷幾乎無散射、保持相位相干的量子特性與納米尺度下可控的雪崩效應(yīng)相結(jié)合，在實現(xiàn)載流子倍增放大的同時保持低功耗、低噪聲，有望解決傳統(tǒng)雪崩光電器件所遇到的瓶頸。基于實驗上實現(xiàn)的彈道雪崩現(xiàn)象，合作團隊進一步制作出了性能優(yōu)異的中紅外彈道雪崩光電探測器和彈道雪崩場效應(yīng)晶體管。

該項成果不僅促進了中紅外低至單光子的高靈敏探測技術(shù)的發(fā)展，而且為后摩爾時代納米電子學(xué)的發(fā)展提供了新的可能，對未來研制新一代光電子和微電子器件具有重要價值。(記者張曄)

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