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南京理工大学取得仿生型窄带探测成像研究新进展


  来源: 麦姆斯咨询 时间:2020-01-03 编辑:清风
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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。

近红外窄带探测器的设计思路

该工作是继无滤波的仿生人眼的三基色窄波段探测阵列(Nano let., 2018, 18, 7628),260-320 nm的紫外窄波段探测(J. Mater. Chem. C 2019, 7, 4503),响应度~350A/W的大增益宽光谱探测元器件(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 12164),以及x-ray的探测(ACS Nano 2019, DOI:10.1021/acsnano.9b06114),在探测成像领域的另一代表作。

该工作得到了江苏省自然科学基金以及中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

关键词:探测成像 探测器 南京理工大学    浏览量:401

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