全球联合倡议推动基于新兴材料的下一代光传感器发展

响应度 / 外量子效率（EQE）表征面临的挑战。a 图：左侧为入射光束过填充现象，载流子产生区域超出标称活性区域，延伸至特征尺寸为 DL 的外围区域，导致响应度 / EQE 测定不准确；右侧为采用孔径法实现响应度 / EQE 的准确测定。b 图：在器件承受多束功率为 Pi (t) 的光脉冲期间，监测随时间变化的暗电流对准确测量响应度 / EQE 至关重要。c 图：调制频率选择不当对连续波光响应度 / EQE 表征的调制测量结果产生影响。d 图：c 图所示效应的时域示意图，上方为合适的调制频率，可通过调制测量准确测定连续波光响应度 / EQE；下方为不合适的调制频率。来源：《自然光子学》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1

一支由学术界与产业界专家组成的全球团队携手合作，发布了关于 “基于新兴光敏材料的下一代光电探测器” 的里程碑式共识声明。该声明有望加速光传感器在医疗健康、智能家居、农业及制造业等领域的创新应用。

西蒙弗雷泽大学可持续光电子学研究小组（网址：www.sfu.ca/see/soe）负责人文森佐佩库尼亚（Vincenzo Pecunia）教授牵头推动了这项全球倡议，最终相关共识声明发表于《自然光子学》期刊。该论文登上期刊封面，为新兴光传感技术的表征、报告及性能基准测试提供了统一框架。这些指导原则或将推动此类传感器在各类应用场景中的普及，进而提升生活质量、生产效率与可持续性。

光传感器又称光电探测器，是一种能将光信号转换为电信号的器件。它是无数智能设备的核心组件，全球市场规模超过 300 亿美元，其普及性与经济重要性不言而喻。新兴光电探测器（包括基于有机半导体、钙钛矿、量子点及二维材料的探测器）有望进一步推动该领域发展 —— 这类探测器可实现超薄、柔性、可拉伸及轻量化设计。下一代光电探测器具备成本更低、性能更优、功能独特等优势，将为以往难以实现的应用场景开辟道路。

然而，材料与器件结构的快速发展，已超出了研究界对其性能进行一致测量与比较的能力 —— 尤其是随着这些新兴技术的独特特性催生出新现象与新应用，这一问题愈发凸显。

该研究的第一作者佩库尼亚教授表示：“不一致的报告与表征方法制约了该领域的发展。没有标准化方法，就难以判断哪些技术真正具有突破性，产业界也难以识别那些已具备实际应用价值的技术。另一个挑战在于，研究往往聚焦于狭隘地优化单一性能指标，而非采用全面视角 —— 而这种全面视角正是让这些器件具备实际应用价值的关键。”

为应对这些挑战，佩库尼亚教授召集了一支由全球 16 个国家（涵盖北美、欧洲、亚洲及大洋洲）的 43 所高校、研究机构的 53 名专家，以及 11 家领先企业（包括松下、威世、豪威科技、Exosens、索雷博等）组成的团队。各方共同提炼出光传感器表征的最佳实践方案，这些方案融合了多元视角、前沿研究成果与产业界的实际需求。

最终形成的报告为关键性能指标（包括灵敏度、弱光性能、响应速度、稳定性等）的评估制定了清晰指导原则，并提供了详细清单与实验示意图，以支持结果的可重复性与有意义的性能基准测试。

佩库尼亚解释道：“这些指导原则的愿景是，在技术持续发展的过程中，帮助研究人员与产业界识别真正的前沿技术，加速新兴光电探测器技术向日常设备的转化。”

佩库尼亚教授在该倡议中的领导力，源于他在该领域超过 15 年的研究经验。他在基于有机半导体、钙钛矿等可打印材料的光电探测器研究方面做出了开创性贡献。他的研究重点是开发兼具高性能光传感能力与低成本制造工艺的材料及器件解决方案，同时提升器件的灵敏度与在极窄光谱窗口内的光探测能力。

在其领导的可持续光电子学研究小组中，佩库尼亚教授正推动光传感器技术在智能农业、环境监测及工业安全等领域的应用。借助此次合作提炼的最佳实践方案，他致力于加速这些技术向实际应用转化的进程。

更多信息：文森佐佩库尼亚等人，《基于新兴半导体技术的光电探测器准确评估指南》，《自然光子学》（2025）。DOI：10.1038/s41566-025-01759-1

期刊信息：《自然光子学》（Nature Photonics）

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