最新科技创新引领探测技术新方向

暨南大学团队高性能非线性探测器的研发与应用

近日，暨南大学团队成功研发出一款高性能的非线性探测器，其独特之处在于利用铁电薄膜与二维半导体的异质集成，实现了在极低辐照下的优异性能。
这一成果标志着利用铁电薄膜与二维半导体的异质集成在构建高性能光电器件方面迈出了实质性的步伐，为近红外探测提供了新的可能性，尤其在克服强光致盲问题上具有巨大的潜力。

一、研究背景与动机

该团队长期以来一直专注于开发高性能的片上光子集成器件，包括开发光波导、探测器、电光调制和高质量光源等器件。
经过多年的积累，他们逐渐形成了异质混合集成的研究策略。
在光电传感领域，他们尝试将铁电铌酸锂与层状石墨烯进行集成，发现石墨烯可以很好地弥补铌酸锂绝缘体的不足，提升电荷的输运能力。
他们还探索了n型层状半导体硫化钨的应用，以及铁电体的丰富物理效应在光电探测领域的应用。

二、面临的问题与挑战

在光电探测器领域，尽管人们主要追求高光电转换性能，如高光响应度和大线性动态范围等，但在强光工况下的性能表现仍然是一个挑战。
常规探测器的光电响应机理在强光下的转换效率较弱，导致在强光照射下出现致盲现象。
因此，研究人员意识到需要引入新的机制来解决这一问题。

三、核心思路与创新点

为了解决这个问题，该团队开始关注器件在强光下的性能，并决定尝试引入二次谐波产生效应。
他们发现二次谐波产生效应在强光辐照下具有很好的物理效应，并设想将其引入到光电探测器中，以解决强光致盲的问题。
于是他们提出了一种比较简洁的器件制作方法，通过构建铁电钛酸钡和二硫化钼的异质结，利用铁电钛酸钡的局域场调控二硫化钼的导电特性，并引入钛酸钡的非线性效应实现近红外的上转换。

四、实验方法与结果

实验结果显示，该非线性探测器件在弱光和强光下均表现出优异的性能。
在弱光下，铁电极化提高了光电转换效率；在强光下，非线性光响应实现了高效电提取。
该器件还表现出了大线性动态范围。
这是该团队经过长时间的努力和多次尝试后取得的成果，令人十分兴奋和难忘。

五、应用前景与未来计划

目前，该团队正在尝试将非线性效应应用于其他领域，如电场传感、光写入和电擦除的器件应用等。
他们还在结合卷积神经网络探索图像识别和智能成像的应用。
这一研究的成果对于改善医学影像设备性能、提升自动驾驶安全性以及提高环境监测系统的稳定性和准确性等方面都具有广阔的应用前景。

六、总结

暨南大学团队的这一研究成果为光电探测器领域带来了新的突破，通过引入铁电薄膜与二维半导体的异质集成以及非线性效应，实现了在极低辐照下的高性能探测。
这一成果不仅为近红外探测提供了新的可能性，而且在医学、自动驾驶、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

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