近日,新型显示材料与器件工信部重点实验室在国际著名期刊Advanced Materials上发表题为“Bionic Detectors based on Low‐Bandgap Inorganic Perovskite for Selective NIR‐I Photon Detection and Imaging”的研究论文,通讯作者为南京理工大学徐晓宝和曾海波教授。
新型显示材料与器件工信部重点实验室于2016年由南京理工大学教授曾海波创建。曾教授长期从事量子点与二维发光显示材料及器件研究,主持了国家自然科学基金4项、973课题1项,代表性成果有:提出了氧化锌蓝色发光的间隙锌缺陷态机制,单篇研究论文获引用700余次,作为代表作获得安徽省科技一等奖(2012);首创了全无机钙钛矿全彩发光二极管(Adv. Mater. 2015, 27, 7162),被Nature Nanotechnology评论为“首次(first)”、“打破了(break)镉系壁垒”、“开启了(opened)无机钙钛矿LED”,作为代表作获得中国颗粒学会科技进步二等奖(2016)。
近红外波段(700~900 nm)作为生物窗口,对生物样品有低损伤、深穿透和小噪声等特点,因此该波段的荧光检测和成像被视为一种强大的实时医学诊断、手术和治疗技术。目前用于红外波段的探测器主要还是窄带半导体探测器,探测的机理使得这类探测器不仅对近红外波段有响应,也可探测可见光波段。更糟糕的是,用于体内荧光成像的染料也是红外光可激发的,激发光的影响更加降低了探测的精度。尽管目前可以借助滤光器等光学原件来选择性透过红外光,但是复杂的光学原件使探测器变得繁琐且成本增加,针对红外波段的窄带探测器仍是目前市场的缺失。
在本研究工作中,作者从蝴蝶复眼中的微观结构中获得灵感,制备了由LiF和NPB构成的全介质光学微腔,并将其充当毯细胞与作为感杆束的卤素钙钛矿CsPb0.5Sn0.5I3探测器相配备,实现了紧凑高效的近红外窄带探测器(半高宽小于50 nm)。此外,通过对材料的选择和制备工艺的调控,所得探测器具有很好的探测性能。其中,快速响应带宽为543 kHz,探测极限低至0.33 nW,保证了实时高分辨率的传感能力。超低的噪声电流(10-13A Hz−1/2)和超高的探测度(~1014 Jones)确保了其对于弱光的有效检测和成像。
