高级搜索

基于新材料体系的中红外光电探测器

, 

downloadPDF

上一篇

下一篇

王钦生, 孙栋. 2026: 基于新材料体系的中红外光电探测器, 物理, 55(1): 30-40. doi: 10.7693/wl20260103
引用本文: 王钦生, 孙栋. 2026: 基于新材料体系的中红外光电探测器, 物理, 55(1): 30-40. doi: 10.7693/wl20260103
shu
WANG Qin-Sheng, SUN Dong. 2026: Mid-infrared photodetectors based on novel material systems, Physics, 55(1): 30-40. doi: 10.7693/wl20260103
Citation: WANG Qin-Sheng, SUN Dong. 2026: Mid-infrared photodetectors based on novel material systems, Physics, 55(1): 30-40. doi: 10.7693/wl20260103
shu

基于新材料体系的中红外光电探测器

  • 1 北京理工大学物理学院 北京 100081;

  • 2 北京大学物理学院 量子材料科学中心 北京 100871

    • 通讯作者: 孙栋,email:sundong@pku.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划(批准号：2020YFA0308800；2021YFA1400100)、国家自然科学基金(批准号：62325401；12034001)资助项目

Mid-infrared photodetectors based on novel material systems

  • 1 School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;

  • 2 International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University, Beijing 1000871, China

    • Corresponding author: SUN Dong, sundong@pku.edu.cn

  • 摘要: 中红外光电探测器作为现代光电技术的重要组成部分，在工业检测、航天遥感和国防军事等领域发挥着至关重要的作用。红外探测技术的应用始于二战期间，并历经了四代的发展。文章对中红外光电探测器的发展历史、当前应用的主要类型、未来发展方向等方面内容进行讨论，着重介绍基于拓扑材料、二维材料及其异质结等新型材料体系的中红外波段光电探测器的研究探索，以及利用超表面等结构增强探测器性能并开发新的光参量探测器方面的进展，最后探讨人工智能技术的应用为红外探测器的智能化发展提供的新机遇。中红外光电探测器技术正在快速发展，新型材料和新结构的引入，以及人工智能技术的融合，将为这一领域带来新的变革，未来将满足各领域对高性能、低功耗、小型化红外探测器的需求。
    Abstract: Mid-infrared (mid-IR) photodetectors are a crucial component of modern optoelectronic technology, and play a vital role in industrial inspection, aerospace remote sensing, and national defense. The application of infrared detection began during World War II and has undergone four generations of development. This paper discusses the historical development and main types of mid-IR detectors currently in use, as well as future growth directions. This technology is in a stage of rapid development; new materials such as topological materials, two-dimensional materials and heterojunctions are being explored, while metasurfaces and other structures have enhanced detector performance and are being exploited to develop new optical parametric detectors. Furthermore, the integration of artificial intelligence into this field has opened up new opportunities for its development, and will bring new changes that can meet the needs of various sectors for high-performance, low-power, and miniaturized infrared detectors.
  • 加载中
  • Lawson W D，Nielsen S，Putley E H et al. J. Phys. Chem. Solids， 1959，9(3)：325
    Rogalski A. Next Decade in Infrared Detectors. SPIE，2017
    Rogalski A. Rep. Prog. Phys.，2005，68(10)：2267
    Rogalski A. J. Appl. Phys.，2025，137(17)：170701
    Chan C K，Lindner N H，Refael G et al. Phys. Rev. B，2017，95(4)：041104
    Polking M J，Xu H，Sankar R et al. Phys. Rev. B，2025，111(8)： 085101
    Morimoto T，Nagaosa N. Sci. Adv.，2016，2(5)：e1501524
    Xu H，Zhou J，Wang H et al. J. Phys. Chem. Lett.，2020，11(15)： 6119
    Wang Q，Li C Z，Ge S et al. Nano Letters，2017，17(2)：834
    Ma J，Gu Q，Liu Y et al. Nat. Mater.，2019，18(5)：476
    Osterhoudt G B，Diebel L K，Gray M J et al. Nat. Mater.，2019， 18(5)：471
    Wang Q，Zheng J，He Y et al. Nat. Commun.，2019，10(1)：5736
    Shi J，Xu H，Heide C et al. Nat. Commun.，2023，14(1)：4953
    Bao Z，Wang Y，Zhang K et al. J. Semicond.，2025，46(8)： 081401
    Sobota J A，Yang S，Analytis J G et al. Phys. Rev. Lett.，2012， 108(11)：117403
    Xia F，Mueller T，Lin Y M et al. Nat. Nanotechnol.，2009，4(12)：839
    Mueller T，Xia F，Avouris P. Nat. Photonics，2010，4(5)：297
    Zhang B Y，Liu T，Meng B et al. Nat. Commun.，2013，4(1)： 1811
    Cai X，Sushkov A B，Suess R J et al. Nat. Nanotechnol.，2014，9(10)：814
    Liu C H，Chang Y C，Norris T B et al. Nat. Nanotechnol.，2014，9(4)：273
    Guo Q，Pospischil A，Bhuiyan M et al. Nano Letters，2016，16(7)：4648
    Long M，Gao A，Wang P et al. Sci. Adv.，2017，3(6)：e1700589
    Yu X，Yu P，Wu D et al. Nat. Commun.，2018，9(1)：1545
    Liang Q，Wang Q，Zhang Q et al. Adv. Mater.，2019，31(24)： 1807609
    Bullock J，Amani M，Cho J et al. Nat. Photonics，2018，12(10)：601
    Gao A，Lai J，Wang Y et al. Nat. Nanotechnol.，2019，14(3)：217
    Chen Y，Wang Y，Wang Z et al. Nat. Electron.，2021，4(5)：357
    Zhang S，Huang X，Chen Y et al. Adv. Mater.，2024，36(21)： 2313134
    Zhang S，Jiao H，Chen Y et al. Nat. Commun.，2024，15(1)：7071
    Liu M，Qi L，Zou Y et al. Nat. Commun.，2025，16(1)：2774
    Wu J，Zhang J，Jiang R et al. Nat. Commun.，2025，16(1)：564
    Fang Y，Armin A，Meredith P et al. Nat. Photonics，2019， 13(1)：1
    Bianconi S，Lauhon L J，Mohseni H. Nat. Photonics，2021， 15(10)：714
    Wang F，Zhang T，Xie R et al. Nat. Commun.，2023，14(1)： 2224
    Pecunia V，Anthopoulos T D，Armin A et al. Nat. Photonics，2025，19(11)：1178
    Zhang G ，Xu C ，Sun D et al. Metasurface-tuned Lightmatter interactions for High-performance Photodetectors. Fundamental Research，2024
    Echtermeyer T J，Britnell L，Jasnos P K et al. Nat. Commun.，2011，2(1)：458
    Yao Y，Shankar R，Rauter P et al. Nano Letters，2014，14(7)：3749
    Fang J，Wang D，DeVault C T et al. Nano Letters，2017， 17(1)：57
    Freitag M，Low T，Zhu W et al. Nat. Commun.，2013，4(1)： 1951
    Guo Q，Yu R，Li C et al. Nat. Mater.，2018，17(11)：986
    Lien M R，Wang N，Wu J et al. Nano Letters，2022，22(21)： 8704
    Lien M R，Wang N，Guadagnini S et al. Nano Letters， 2023，23(21)：9980
    Lu F，Lee J，Jiang A et al. Nat. Commun.，2016，7(1)：12994
    Wei J，Li Y，Wang L et al. Nat. Commun.，2020，11(1)：6404
    Wei J，Chen Y，Li Y et al. Nat. Photonics，2023，17(2)：171
    Wei J，Xu C，Dong B et al. Nat. Photonics，2021，15(8)：614
    Sobhani A，Knight M W，Wang Y et al. Nat. Commun.， 2013，4(1)：1643
    Proust J，Bedu F，Gallas B et al. ACS Nano，2016，10(8)： 7761
    Yi S，Zhou M，Yu Z et al. Nat. Nanotechnol.，2018，13(12)： 1143
    Ren H，Li X，Zhang Q et al. Science，2016，352(6287)：805
    Ji Z，Liu W，Krylyuk S et al. Science，2020，368(6492)：763
    Li Y，He X，Chen S C et al. Chem. Rev.，2025，125(15)： 6977
    Ouyang B，Wang J，Zeng G et al. Nat. Electron.，2024，7(8)：705
    Chen M，Xie Y，Cheng B et al. Nat. Nanotechnol.，2024，19(7)：962
    Yang Y，Pan C，Li Y et al. Nat. Electron.，2024，7(3)：225
    Zhang Z，Wang S，Liu C et al. Nat. Nanotechnol.，2022， 17(1)：27
    Mennel L，Symonowicz J，Wachter S et al. Nature，2020， 579(7797)：62
    Wang Z，Wan T，Ma S et al. Nat. Nanotechnol.，2024，19(7)：919
    Ren Q，Zhu C，Ma S et al. Adv. Mater.，2025，37(23)： 2407476
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  499
  • HTML全文浏览数:  499
  • PDF下载数:  23
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-09

基于新材料体系的中红外光电探测器

    通讯作者: 孙栋,email:sundong@pku.edu.cn
  • 1 北京理工大学物理学院 北京 100081;
  • 2 北京大学物理学院 量子材料科学中心 北京 100871
  • 收稿日期:  2025-12-09
基金项目: 

摘要: 中红外光电探测器作为现代光电技术的重要组成部分，在工业检测、航天遥感和国防军事等领域发挥着至关重要的作用。红外探测技术的应用始于二战期间，并历经了四代的发展。文章对中红外光电探测器的发展历史、当前应用的主要类型、未来发展方向等方面内容进行讨论，着重介绍基于拓扑材料、二维材料及其异质结等新型材料体系的中红外波段光电探测器的研究探索，以及利用超表面等结构增强探测器性能并开发新的光参量探测器方面的进展，最后探讨人工智能技术的应用为红外探测器的智能化发展提供的新机遇。中红外光电探测器技术正在快速发展，新型材料和新结构的引入，以及人工智能技术的融合，将为这一领域带来新的变革，未来将满足各领域对高性能、低功耗、小型化红外探测器的需求。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (60)

目录

/

返回文章
返回