科学家开发新型光电探测器尤其在生物成像和生物传感方面有巨大潜力

上海理工大学、多伦多大学和中国科学院的研究人员最近开发了新的溶液处理上行转换光电探测器,这是一类可以检测或响应光的器件。这些器件是利用量子点(QD)制造出来的,量子点是一种遵循量子力学定律的微小半导体粒子,因此具有多种独特的特性。

光电探测器

Upconversion photodetectors是一种很有前景的红外探测和成像工具,因为它们不需要复杂的集成电路系统,然而,迄今为止开发的大多数上行转换器件的转换效率都很低,而且都是通过昂贵的、高真空度的刚性基底沉积来实现的。这项研究的目的是通过简单的解决方案设计制造出一种高效的上行转换光电探测器,并与柔性器件结构兼容。”

该研究小组开发的新器件有两个关键部件:一个红外光敏二极管和一个可见光发光二极管(LED)。光电探测器吸收红外光,并产生光电流,可用于为LED灯供电。通过这个过程,研究人员能够将红外光转化为可见光信号。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

该器件的一个独特之处在于在电子传输层中引入了Ag纳米颗粒,这使得电子在光照下隧穿,产生高增益和高效率。与之前报道的上位转换器件相比,该器件在相同器件结构的所有上位转换器件中,在低电压下表现出了最高的效率。
与过去开发的上行转换光电器件相比,该研究提出的器件采用量子点制造,其红外吸收层和发射层均采用量子点。其红外吸收层含有胶体硫化铅量子点,而光发射层含有硒化镉/硒化锌量子点。

这种独特的组合使其光子之间转换效率更高,而且与现有的其他光敏电阻相比,开启电压更低。此外,新的上位转换光电探测器具有显著的低暗电流、高检测率和短响应时间。

该研究提到的上位转换器件显示出了6.5%的高光子-光子效率和迄今报道的最低导通电压(2.5 V),这对于这种简单的器件结构来说是一个突破。

在他们的研究中,研究人员展示了上行转换装置在体外红外成像和人体组织生物成像方面的潜力,可以检测到癌变区域。不过,在未来,该器件可能会有多种其他的应用,比如说用于开发新的可穿戴技术中,可以长期监测人类健康状况。

在接下来的研究中,该研究小组计划进一步提高设备的转换效率和稳定性,尤其是对于柔性设备另一方面,该团队将与其他团队合作开发诊断工具和技术,拓宽在生物成像和生物传感方面的应用。

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