- 全球聯合倡議推動基于新興材料的下一代光傳感器發展
- 來源：加拿大西蒙弗雷澤大學 發表于 2025/11/9
響應度 / 外量子效率（EQE）表征面臨的挑戰。a 圖：左側為入射光束過填充現象，載流子產生區域超出標稱活性區域，延伸至特征尺寸為 DL 的外圍區域，導致響應度 / EQE 測定不準確；右側為采用孔徑法實現響應度 / EQE 的準確測定。b 圖：在器件承受多束功率為 Pi (t) 的光脈沖期間，監測隨時間變化的暗電流對準確測量響應度 / EQE 至關重要。c 圖：調制頻率選擇不當對連續波光響應度 / EQE 表征的調制測量結果產生影響。d 圖：c 圖所示效應的時域示意圖，上方為合適的調制頻率，可通過調制測量準確測定連續波光響應度 / EQE；下方為不合適的調制頻率。來源：《自然光子學》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
一支由學術界與產業界專家組成的全球團隊攜手合作，發布了關于 “基于新興光敏材料的下一代光電探測器” 的里程碑式共識聲明。該聲明有望加速光傳感器在醫療健康、智能家居、農業及制造業等領域的創新應用。
西蒙弗雷澤大學可持續光電子學研究小組（網址：www.sfu.ca/see/soe）負責人文森佐佩庫尼亞（Vincenzo Pecunia）教授牽頭推動了這項全球倡議，最終相關共識聲明發表于《自然光子學》期刊。該論文登上期刊封面，為新興光傳感技術的表征、報告及性能基準測試提供了統一框架。這些指導原則或將推動此類傳感器在各類應用場景中的普及，進而提升生活質量、生產效率與可持續性。
光傳感器又稱光電探測器，是一種能將光信號轉換為電信號的器件。它是無數智能設備的核心組件，全球市場規模超過 300 億美元，其普及性與經濟重要性不言而喻。新興光電探測器（包括基于有機半導體、鈣鈦礦、量子點及二維材料的探測器）有望進一步推動該領域發展 —— 這類探測器可實現超薄、柔性、可拉伸及輕量化設計。下一代光電探測器具備成本更低、性能更優、功能獨特等優勢，將為以往難以實現的應用場景開辟道路。
然而，材料與器件結構的快速發展，已超出了研究界對其性能進行一致測量與比較的能力 —— 尤其是隨著這些新興技術的獨特特性催生出新現象與新應用，這一問題愈發凸顯。
該研究的第一作者佩庫尼亞教授表示：“不一致的報告與表征方法制約了該領域的發展。沒有標準化方法，就難以判斷哪些技術真正具有突破性，產業界也難以識別那些已具備實際應用價值的技術。另一個挑戰在于，研究往往聚焦于狹隘地優化單一性能指標，而非采用全面視角 —— 而這種全面視角正是讓這些器件具備實際應用價值的關鍵�！�
為應對這些挑戰，佩庫尼亞教授召集了一支由全球 16 個國家（涵蓋北美、歐洲、亞洲及大洋洲）的 43 所高校、研究機構的 53 名專家，以及 11 家領先企業（包括松下、威世、豪威科技、Exosens、索雷博等）組成的團隊。各方共同提煉出光傳感器表征的最佳實踐方案，這些方案融合了多元視角、前沿研究成果與產業界的實際需求。
最終形成的報告為關鍵性能指標（包括靈敏度、弱光性能、響應速度、穩定性等）的評估制定了清晰指導原則，并提供了詳細清單與實驗示意圖，以支持結果的可重復性與有意義的性能基準測試。
佩庫尼亞解釋道：“這些指導原則的愿景是，在技術持續發展的過程中，幫助研究人員與產業界識別真正的前沿技術，加速新興光電探測器技術向日常設備的轉化�！�
佩庫尼亞教授在該倡議中的領導力，源于他在該領域超過 15 年的研究經驗。他在基于有機半導體、鈣鈦礦等可打印材料的光電探測器研究方面做出了開創性貢獻。他的研究重點是開發兼具高性能光傳感能力與低成本制造工藝的材料及器件解決方案，同時提升器件的靈敏度與在極窄光譜窗口內的光探測能力。
在其領導的可持續光電子學研究小組中，佩庫尼亞教授正推動光傳感器技術在智能農業、環境監測及工業安全等領域的應用。借助此次合作提煉的最佳實踐方案，他致力于加速這些技術向實際應用轉化的進程。
更多信息：文森佐佩庫尼亞等人，《基于新興半導體技術的光電探測器準確評估指南》，《自然光子學》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1
期刊信息：《自然光子學》（Nature Photonics）
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