新型锗基光电二极管问世，灵敏度提升 35%

根据IT之家2023年1月5日的报道，芬兰阿尔托大学的研究小组在红外传感器领域取得了重要的技术突破。他们成功研发出一种以锗材料为基础的光电二极管（photodiode），其灵敏度相比于目前普遍使用的锗基传感器提升了35%。这一进展有望提升红外设备的性能、降低成本及提高效率，同时减少环境与健康方面的潜在危害。相关研究成果已在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）期刊上公开发表。

据IT之家消息，光电二极管是一种可以将光信号转换为电信号的传感器，常见于电视遥控器、空调控制器、心率监测仪、条形码扫描器、运动传感器以及烟雾探测器等日常设备。目前市场上的红外光电二极管传感器通常使用铟镓砷（InGaAs）材料。然而，这种材料除了造价昂贵以外，还具有毒性和潜在的致癌风险，对生态与人类健康构成威胁。此外，InGaAs 材料与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺之间的不兼容，加大了最终应用的集成复杂性。

针对这些问题，阿尔托大学的研究团队选择使用锗材料。锗具备 InGaAs 和胶体量子点的优点，并且完全兼容 CMOS 工艺。但是，锗材料一度未能成为主流光电二极管材料的原因在于它无法有效捕获大多数红外光。研究人员通过创新的方法成功地解决了这一限制。

“我们结合了多种新兴技术，成功实现了高性能：通过表面纳米结构的设计消除了光学损失，同时降低了电气损失，”该研究项目的首席作者、阿尔托大学的博士研究员 Hanchen Liu 说道。

为测试新型锗基光电二极管的性能，研究团队开发了一种概念验证装置，并评估其在不同波长下捕捉红外光子的能力。结果显示，该设备的表现超出了预期。“我们的设备在光谱响应率方面接近理想水平，能够在广泛的波长条件下检测到约90%的光子，”研究团队表示。此外，在灵敏度的响应率方面，该设备也优于目前市场上销售的 InGaAs 光电二极管以及其他锗基传感器。

研究团队希望这种高效且环境友好的红外传感器能尽快商业化，以减轻 InGaAs 传感器对环境造成的负面影响。

广告声明：文中包含的外部链接（包括可能的超链接、二维码、口令等形式）旨在提供更多相关信息，从而节省查找时间，所提供的信息仅供参考。