想要看更清楚？你需要一位给点压力就爆发的软妹子科学家们正在探索和研究将压电材料应用

目前，光电探测技术在工业、仪器装备及日常生活等领域都得到了广泛应用，受到人们极大的关注。光电探测包括紫外光、可见光，以及红外光等多种波段的光信号。可见光，“红橙黄绿蓝靛紫”，这个大家都熟悉。波长比紫光短的那部分光，我们就把它就做紫外光。

紫外光电探测：干扰少，看得清

由于从太阳辐射出来的绝大多数紫外光被臭氧层所吸收，大气环境中的紫外光比较少，因此，在进行紫外探测的时候受到环境的干扰很小。紫外探测器探测到的信号质量好，通信准确率很高。有着诸多优点的紫外光探测技术在国防、民生等多个领域都大显身手（图1）。

图1、紫外光电探测技术在国防及民生领域的应用

以紫外制导为例。有一句空战名言“看不见的敌人最可怕”，空战之中，飞行员最怕的就是对方摸到后面发射导弹进行突袭，在这种情况下，导弹逼近告警系统（MAWS）就出现了。因为太阳所辐射出来的紫外光较少，而导弹固体火箭发动机紫外辐射要比太阳光之中紫外线强很多，自然环境干扰较低，因此现代 MAWS 多采用紫外光探测技术。

图2、以紫外制导技术为核心关键技术的预警系统，为战斗机提供全方位导弹来袭告警（图片来自网络）

压电材料：有压力就有电压

我们再来说说压电材料。顾名思义，“压电材料”是指受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。在我们生活中，这种压电材料随处可见，比如在我们厨房里经常用到的煤气灶里就藏着一块压电陶瓷，当我们按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电。“啪”，燃气就被电火花点燃了。

近年来，压电材料在人机接口、机器人传感和驱动、智能化与个人化的电子签名、智能微纳机电系统等科学等领域已经显现出了市场应用价值。

新尝试：将压电材料应用到紫外探测技术中

科学家们也在探索和研究将压电材料应用到紫外探测技术中，基于压电材料的紫外光电探测器，因压力产生的压电势则会调制载流子的产生、分离、输运及复合行为等。近日，中科院苏州医工所周连群团队郭振博士副研究员等对这些基于压电材料的紫外光子探测器进行了分析和研究。

紫外光子信号传输损耗大、带外噪声干扰强，需要光电探测器在紫外波段具备较高的信噪比。相当于要在上千万亿个背景光子中探测到数个紫外光信号，无异于大海捞针，这就要求紫外光电探测器具有极高的探测灵敏度。

科研团队设计了一种基于压电材料“光子陷阱”结构的紫外光电探测器，同时结合表面等离子体共振增强、压电光子效应及表界面载流子传输等关键因素的有效调控，设计出来的探测器的探测率非常高，响应时间为数个毫秒量级。这些数据非常接近国际领先水平，以后还可以用来探测更为微弱的紫外光子信号。同时，科学家们还发现，通过调节相关条件，这个探测器还可以在紫外光谱区进行选择性的光子探测。

一般情况下，在紫外光子照射下，探测器响应的信号会受到电场强度等多方面的影响，但是基于压电材料的紫外光电探测器却可以通过设计参数和优化，让器件性能得到进一步的提升。

今后，科学家们还将用这个方法去构建更优性能的器件：比如说太阳能电池、光电二极管、场效应晶体管、传感器及其他类型的光电探测器等。

来源：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所