【原】光电探测器|美国加州理工大学研究人员开发出结合纳米光子学及热电学技术的新型光电探测器，能在高光谱分辨率下探测更宽光谱范围

来自美国加州理工大学的研究人员开发了一种结合了纳米光子学和热电学的新技术，具有在可见光、红外波段以高光谱分辨率检测光波长的潜力。该探测器的运行速度比同类热电设备快10到100倍，相比于传统的光电探测器，该技术能够在更宽的光谱范围内进行探测。

图为色彩探测器的概念实际模型示意图

新型结构

美国加州理工大学的研究人员在单一的悬浮纳米薄膜结构上结合了谐振吸收以及热电接点，创造了一种具有独立带隙的光电探测结构。该团队的研究成果表明该结构是可调谐的，并且具有对特定波长的探测能力，其输入功率响应高达38V/W，带宽接近3 kHz。

有潜力的材料

该团队分别对碲化铋/碲化锑结构以及镍铬/铝镍合金结构进行了测试及报道，证实其为具有潜力的共振纳米光子-热电材料，有望用于光电应用如无带隙限制的高光谱、宽带宽的光电探测器等。

普适性

该探测器制造于加州理工大学Kavli纳米科技研究所的超净间，在亚波长结构制造过程结合了气相沉积以及电子束光刻技术作。据该研究团队报道，用于制作该探测结构的合金材料具有大家熟知的热电性质，因此这项研究可也适用于更多种不同的材料。

加州理工大学应用物理和材料科学和应用科学学院的Harry Atwater教授表示：“在纳米光子学中，我们一直在研究光与比光波长本身更小尺寸结构之间的相互作用，这是一直在制约我们进步的一大问题。在本次研究工作中，我们结合了该属性与热电学的能量转换特性，从而制造出了一个新型光电装置。”

应用前景

该探测器有诸多应用前景，例如可用于观测植被与景观的卫星、区分健康状态与细胞癌变的医疗成像等。由于该探测器能捕捉到太阳光和热中的红外波段，而传统的太阳能材料不能收集这些波长，因此该技术可用于改进太阳能电池及成像设备。

研究员Kelly Mauser表示：“该研究是纳米光子学和热电学之间的桥梁，通常情况下这两个学科没有什么交叉，该研究为两学科创造了合作良机。这两个领域的交界还有大量未经探索、令人兴奋的潜在应用和研究机会。”

参考文献

“Resonant thermoelectric nanophotonics”Kelly W. Mauser, Seyoon Kim, Slobodan Mitrovic, Dagny Fleischman, Ragip Pala, K. C. Schwab      & Harry A. Atwater. Nature Nanotechnology (2017) doi:10.1038/nnano.2017.87