中波红外光电探测器主要基于半导体材料的光电效应工作。当红外辐射照射到探测器表面时,光子能量被吸收并激发材料中的电子从价带跃迁至导带,产生电子-空穴对。这些载流子在内建电场或外加偏压的作用下定向移动,形成光电流,从而实现红外辐射到电信号的转换。常用的材料包括锑化铟(InSb)、碲镉汞(HgCdTe)、量子阱探测器(QWIP)以及二维材料(如MoS₂/黑磷异质结)等。其中,二维材料因其原子级厚度和层状结构,在光电探测、存储和计算方面展现出巨大潜力,成为近年来的研究热点。
中波红外光电探测器发展趋势:
新材料与新技术:量子点、石墨烯等新型材料的应用,以及多光谱、超光谱探测技术的发展,将进一步提升探测器的灵敏度和响应速度。
智能化与网络化:结合物联网、大数据和人工智能技术,实现探测器的自主感知、决策和执行,支持远程监控和数据共享。
多功能集成:通过异质集成技术,将光电探测、存储和计算功能集成于单一器件,满足复杂环境下的应用需求。
低成本与大规模生产:优化材料生产、选择性蚀刻工艺和转移技术,推动探测器的大规模制备和普及。