[据物理学组织网站网站2020年1月16日报道]  自从中远红外光学传感（5微米）在环境监测、气体探测、热成像以及食品质量控制或在制药行业的一些应用中被证明是出色的工具，它在不同应用领域的重要性也越来越凸显。在这个非常丰富的光谱窗中所隐藏的信息量为多光谱甚至高光谱成像带来了新的可能。即使一些技术可以实现相应的挑战，但技术太过复杂且成本高昂。尽管将此类功能引入消费市场的市场需求很大，但市场还是需要一种成本低、兼容互补金属氧化物半导体以及不存在严重监管问题的技术。

PbS胶体量子点已成为一种成本竞争力大的高性能光电探测器技术，它与互补金属氧化物半导体技术兼容，且在近期被证实在短波红外（1-2 微米）范围内也是可用的。不过，目前为止，这种技术存在一个基本限制：这种类型的量子点依赖于带隙间光吸收（光子在材料的带隙上激发载流子），因此该技术通常适用于带隙较低的材料。

在近期发表在《纳米快报》上的一项研究中，西班牙光子科学研究所研究人员伊尼戈·拉米罗、奥努尔·奥兹德米尔、索蒂里奥斯·赫里斯托祖、舒奇·古普塔、马里奥娜·达尔马斯、雅各布·托雷在西班牙光子科学研究所耶拉西莫斯·康斯坦塔托斯教授的带领下，研发出的一种胶体量子点光电探测器能够首次使用无汞材料制成的PbS 胶体量子点来探测5微米至10 微米的远红外光。

研究人员在实验中采用了一种技术来对量子点进行强有力且持久的电子掺杂。这种重掺杂的方式让他们能够为电子跃迁提供新的机制：他们不再依赖于材料带隙上的跃迁，而是找到了一种可促进高激发态之间进行跃迁的方法，这种方法被称为子带间（或带内）跃迁。研究人员们采用这种方法，用那些远低于之前在中波与长波红外范围里的光子能量来吸收光子，以激发电子。他们还证实了，可以通过更改胶体量子点的大小来对这种检测器的光谱覆盖范围进行调整，也就是说，量子点越大，红外吸收能力就越强。

这项研究的结果为我们展示了一个新颖、独特的材料平台，这个平台以重掺杂的PbS 胶体量子点为基础，可覆盖的光波范围较广，能够应对并解决光电探测器技术领域目前所面临的挑战。这个新发现的长红外范围内的光吸收特性再加上成本低且日趋成熟的胶体量子点技术，可能会给极限宽带以及那些与多光谱互补金属氧化物半导体兼容的光电探测器带来一场革命。（国家工业信息安全发展研究中心  朱航琪）