化學所研究團隊利用印刷技術制造三維光探測器

　　亞波長尺度材料結構與光的共振作用，是操控光-物質相互作用的基礎。相較于空間對稱結構，非對稱結構與不同入射角度光的共振作用差異性更加明顯。這種共振作用的差異，決定了材料對光吸收的強弱，從而使其具有光角度識別的功能。將光電探測器的結構設計成能與光發生差異化共振的微納結構，可以實現光角度的探測，從而拓寬光電探測器的功能。

　　在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所綠色印刷重點實驗室的科研人員近年來在印刷多維度、多功能器件方面開展了系統的研究。最近，他們通過操控液滴三維成型，印刷制造了具有非對稱共振結構的立面型光探測器，實現了空間全向角度的有效探測，驗證了結構與功能一體化印刷制造新策略。

　　光電聚合物(PBDB-T: ITIC)溶液滴加在預制電極模板上，通過模板的誘導和溶劑揮發，最終在相鄰的金柱電極中間形成與電極等高（20微米），厚度200納米的立面陣列。立面結構具有較大的共振截面，可以增大光角度引起的共振差異，進而顯著提高光角度探測分辨率，可以實現入射角度10o差異的光探測。該策略避免了傳統微加工方法的繁瑣工藝，首次實現了結構與功能一體化的印刷制造。陣列中每個Au/PBDB-T: ITIC/Au結構構成一個獨立的立面型光探測器單元(圖1a)。立面上光吸收強度隨入射光角度的變化而發生明顯改變(圖1b)。他們進一步將印刷微模板設計成“叉狀”結構。對組合中三個立面探測器的光電流數據分析結果表明，這種三維“叉狀”立面探測器實現了空間全向角度的有效探測(圖1c和1d)。該工作為三維微納光電器件的設計和制備提供了新的方法和思路。研究成果發表于近日出版的《先進材料》上, 通訊作者是研究員宋延林和助理研究員蘇萌，第一作者是博士生潘琪。

圖1. a) 立面型光探測器示意圖。b) 立面上光吸收強度隨入射光角度的變化。c) “三叉”型三維光探測器。d) 角度探測數據分析。