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中科院大连化物所等 |
找到便宜好用的光热电探测器材料 |
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本报讯(记者刘万生 通讯员陆晓伟)近日,中科院大连化物所研究员姜鹏、明升中国app院院士包信和团队在新型光热电探测器开发研究中取得进展,相关成果发表于《自然—通讯》。
光热电探测器是基于光热转换和热电转换的一种探测器。当光照射在热电材料的一端时,光能经过光热转换首先转化为热能,从而在热电材料两端建立温差。在温差的驱动下,载流子会向冷端扩散(即热电转换中的Seebeck效应),进而在材料两端建立电势差。
光热电探测器具有自供电、非制冷、响应波长范围宽等优点,在光探测、红外热成像、温度监测等军用、民用领域具有重要的应用前景。
光热电探测器的响应度正比于材料的Seebeck系数(S)和材料两端的温差。传统光热电探测器采用的是Seebeck系数较低的传统热电材料,为了提高响应度,通常需采用微加工工艺来构造阵列结构,这增加了制备工艺的复杂性,提高了产品成本。
研究团队突破传统限制,采用了具有较高室温Seebeck系数的钛酸锶,同时借助钛酸锶在长波红外大气窗口(8~14微米)的声子吸收来增强光热转换效率。
结合这两个优势,单个钛酸锶光热电元件在10微米波长附近的响应度可达1.2V/W。进一步的研究表明,钛酸锶光热电探测器的响应波长可从深紫外线延伸至远红外线,可承受的光功率密度达到每平方厘米1000瓦。
专家认为,钛酸锶光热电探测器价格便宜、环境友好、耐高温、性能优异且制备工艺简单。该研究为开发新型高性能光热电探测器提供了全新的思路。
相关论文信息:DOI:10.1038/s41467-018-07860-0
《明升中国app报》 (2019-01-25 第4版 综合)