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一根燃烧的蜡烛1秒钟可以发射出100亿亿个以上的光子,要探测到能量如此小的单个紫外光子一直是世界技术难题。记者昨天获悉,南京大学电子科学与工程学院长江特聘教授陆海为首的研究团队近来获得突破,在国内首先研制出超灵敏度的固体紫外单光子探测器,从而使中国成为继美国之后第二个掌握这一核心技术的国家。 “自然界中波长小于280纳米的紫外光几乎为零,所以我们探测它相当于在暗室中探测光,只要发现一个小光点就一定是目标。”陆海介绍说,可探测400纳米以下紫外辐射的紫外光探测器,是火焰探测、环境监测、生物医药、空间科学等领域所急需的关键部件,也是关系到国家安全的关键技术,可以用来检测海上油污、卫星遥感监测雾霾等。 光子是光的最小能量量子,也是光作为信息载体的最小传输单位。一根蜡烛1秒钟释放出的超100亿亿个光子中,假设紫外光子只占万分之一,那么在完全不考虑飞行损耗的情况下,1公里以外,面积为1平方厘米的镜头1秒钟只能接收到1000个紫外光子。专门用来捕捉这些“小家伙”的单光子探测器一直是世界各国研究和竞争的焦点。 陆海举例说,导弹的飞行尾焰中存在像指纹一样的特殊紫外光谱成分,但距离越远能够传输过来的紫外光就越微弱。利用超灵敏度紫外单光子探测器就有可能在上千公里以外探测和分辨出来袭飞弹,为反制或者规避提供宝贵时间。之前,国际上只有美国罗格斯大学、弗吉尼亚大学、通用电气研发中心三家美国单位成功研制碳化硅单光子探测器。而南大研究团队此次获得突破后,跻身成为第四家。 南大研究团队研制出的紫外单光子探测器,基于碳化硅半导体芯片技术,能灵敏捕捉到紫外单光子,并且打破了过去依赖于超低温条件的瓶颈。“我们的探测器在150℃下仍能正常工作,这是原来任何单光子探测技术都无法达到的。”陆海说。这一突破也引起了国际关注,欧洲的《今日半导体》杂志专门长文报道了南大的这一研究成果。 同时,该探测器有显著的成本优势,有望向民用领域大规模推广,比如高压输电线和高铁供电线路上出现电晕、污闪时,可用其远程检测和定位。“目前,紫外火灾报警器用的真空紫外光敏管,综合成本很高。”陆海拿出一枚耳钉大小的器件介绍说,未来用如此小的单光子探测器件,不仅造价更便宜,而且防爆、使用寿命更长。 眼下,南大研究团队在该领域的部分研究成果已开始进入产业化阶段。过量的紫外线照射易诱发皮肤癌,韩国三星公司日前发布的Note4手机就装备了微型紫外线传感器,受到消费者欢迎。而南大研究团队正在和华为合作的贴片封装紫外探测器,尺寸比米粒还小,也将安装到手机或智能手环中,藉由它,用户可随时随地检测所处环境的紫外线强度,以及时防护。
光探测器是一种能够将光信号转换为电信号的装置,其在诸多领域都有着广泛的应用。与此同时,低维材料在线提供的二维层状材料因其优异的内秉光电特性而常常被用于光电探测的研究。全国纳米技术标准化技术委员会低维材料工作组的专家介绍,黑磷作为一种新的二维层状半导体材料,具有较高的载流子迁移率、各向异性的光电性质、可调控的直接带隙以及高的开关比,因而被人们认为是制造高性能光电探测器的理想材料之一。与此同时,研究表明减小层状材料的厚度能够有效提高材料的电输运性能,改善能带结构并有利于提升材料的光探测能力,所以少层黑磷纳米片在光电领域具有极大的应用价值。然而,二维黑磷纳米片在外界条件下暴露时会遭受严重的氧化,这极大地阻碍了其开发应用的开展。近日,湘潭大学钟建新教授团队的祁祥副教授课题组和深圳市黑磷光电技术工程实验室主任深圳大学张晗教授课题组采用KOH作为电解液,在溶液的环境下测试了少层黑磷纳米片的自供电光探测性能并研究了其稳定性情况。从图中可看出,基于二维黑磷纳米片的自供电光探测器展现出优异的光响应性能以及良好的环境稳定性,不同入射光强度下二维黑磷纳米片光响应率在1.9到2.2μAW[sup]-1[/sup]的范围内波动,表现出较为稳定的敏感度。同时,光探测器的电流密度随着入射光的强度增强而线性增加,也符合光电化学型光探测器的特性。除此之外,研究结果还表明碱性电解液的存在有助于维持黑磷纳米片的稳定性。黑磷纳米片在0.1MKOH电解液中的光电流能达到265nA/cm[sup]2[/sup],24个小时后光电流密度从265 nA/cm[sup]2[/sup]略微衰减到243nA/cm[sup]2[/sup],这也就意味着黑磷纳米片在KOH电解液中具有优异的光探测能力以及良好的稳定性。不仅如此,通过对KOH电解液的浓度和外界偏压进行调控,他们还进一步的优化了黑磷纳米片的光探测性能。该工作不仅研究了黑磷纳米片光探测性能和电解液浓度的关系,还表明黑磷纳米片作为低功耗光探测器件的良好性能与潜力。综上所述,黑磷在碱性溶液中所表现出来的高稳定性和光响应性能,使得光电化学型光探测器结构具有极大的研究意义以及潜在的应用价值。在这个工作中,他们研究了黑磷纳米片光探测器的基本性能,为进一步研发基于黑磷纳米片的光探测器提供研究基础以及技术路线。目前巨纳集团低维材料在线商城91cailiao.cn,提供的各类二维材料,一维材料,零维材料,如黑磷BP,石墨烯,纳米管,HOPG,天然石墨NG,二硫化钼MoS2,二硫化钨WS2,hBN氮化硼晶体,二碲化钨WTe2,二硫化铼ReS2,二硒化铼ReSe2等,受到了科研工作者的一致好评。[img=,690,642]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707141029_01_2047_3.png[/img]
有兄弟姐妹用过纳米级的颗粒探测器吗?国内有销售吗? 多谢 。