全新機制提升紅外探測器靈敏度

　　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，紅外成像的應用受到很大限制，尤其是在民用領域。記者30日從南京大學獲悉，該校電子科學與工程學院的王肖沐、施毅課題組和物理學院的繆峰課題組，研制出一種基于全新工作機制的紅外探測器件。相關成果發表在《自然·納米技術》雜志上。

　　我們的眼睛只能看見一定波長范圍內的光線。紅外光是波長較長的不可見光，它的特點是，不僅可以實現遠距離傳輸，而且穿透能力強。事實上，紅外探測已經被應用在軍事和臨床醫學檢測等領域，例如紅外夜視儀、末端制導、遙感、自由空間通信、紅外雷達以及醫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。因此，科學家們一直在努力探索基于新原理來實現價格低廉、靈敏度高、性能優異的紅外探測器。

　　該團隊首次在二維材料垂直異質結中提出和實現了一種全新的探測機制：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相結合，在實現載流子倍增放大的同時保持低功耗、低噪聲，有望解決傳統雪崩光電器件所遇到的瓶頸。基于實驗上實現的彈道雪崩現象，合作團隊進一步制作出了性能優異的中紅外彈道雪崩光電探測器和彈道雪崩場效應晶體管。

　　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的發展，而且為后摩爾時代納米電子學的發展提供了新的可能，對未來研制新一代光電子和微電子器件具有重要價值。