热电探测器

热电探测器插图近日,中国科学院大连化学研究所姜鹏研究员、包新河院士团队在新型光电热电探测器的开发研究方面取得新进展,相关成果发表在《自然-通讯》杂志上。

光热探测器是基于两种基本能量转换过程的探测器:光热转换和热电转换。当光照射在热电材料的一端时,光能首先通过光热转换转化为热能,从而在热电材料的两端建立温差(δT)。在温差的驱动下,载流子会向冷端扩散(即热电转换中的塞贝克效应),然后在材料两端建立电势差。

光热探测器具有自供电、非制冷、响应波长范围宽等优点,在光学探测、红外热成像、温度监测等军事和民用领域具有重要的应用前景。

光热电探测器的响应度与材料的塞贝克系数和材料两端的δ t成正比。传统的光电探测器使用传统的低塞贝克系数(通常小于200μV/K)的热电材料,如Bi2Te3、Sb2Te3等。为了提高响应度,通常需要通过微机械加工来构建阵列结构,这显著增加了制备工艺的复杂性和产品成本。

研究团队突破了传统热电材料体系的限制,采用了室温下具有高塞贝克系数(约1000μV/K)的钛酸锶(SrTiO3),同时借助SrTiO3在长波红外大气窗口(8~14μm)的声子吸收增强了光热转换效率。结合这两个优点,单个钛酸锶热电元件在10微米波长附近的响应度可以达到1.2V/W..进一步研究表明,SrTiO3 _ 3光电探测器的响应波长可以从深紫外延伸到远红外,光功率密度可以达到103W/cm2。

该研究为开发新型高性能光电探测器提供了全新的思路。与传统光电探测器相比,SrTiO 3光电探测器具有廉价、环保、耐高温、器件性能优异、制备工艺简单等优点,具有广阔的实际应用价值。(刘万生、陆)

相关链接doi.org/10.1038/s41467-018-07860-0

来源:科学网

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