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近日，中科院大連化物所姜鵬研究員、包信和院士團隊在新型光熱電探測器開發研究中取得新進展，相關成果發表在《自然-通訊》上。

光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)探(tan)測器是基于光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)和熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)兩個(ge)基本能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)過程的(de)一(yi)(yi)種(zhong)探(tan)測器。當光(guang)(guang)照射在(zai)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)(liao)的(de)一(yi)(yi)端時(shi)，光(guang)(guang)能(neng)(neng)經過光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)首(shou)先轉(zhuan)(zhuan)化為熱(re)(re)(re)能(neng)(neng)，從而在(zai)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)(liao)兩端建(jian)立溫差（ΔT）。在(zai)溫差的(de)驅動(dong)下(xia)，載流子會向(xiang)冷端擴散（即熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)中的(de)Seebeck效應），進而在(zai)材料(liao)(liao)兩端建(jian)立電(dian)(dian)(dian)勢(shi)差。

光熱(re)(re)電(dian)(dian)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)具(ju)有(you)(you)自供(gong)電(dian)(dian)、非(fei)制冷、響應波長范圍寬等(deng)優點(dian)，在光探(tan)測(ce)(ce)、紅外熱(re)(re)成(cheng)像、溫度(du)監測(ce)(ce)等(deng)軍(jun)用、民用領域具(ju)有(you)(you)重(zhong)要的應用前景。

光熱電(dian)探測器的響(xiang)應度(du)正比(bi)于(yu)(yu)材(cai)料的Seebeck系數(shu)（S）和(he)材(cai)料兩端(duan)的ΔT。傳統光熱電(dian)探測器采用的是Seebeck系數(shu)較低(di)（通常小于(yu)(yu)200μV/K）的傳統熱電(dian)材(cai)料，例如(ru)Bi2Te3、Sb2Te3等，為了(le)提(ti)高響(xiang)應度(du)，通常需采用微加(jia)工(gong)工(gong)藝來構造陣列結構，這(zhe)顯(xian)著(zhu)增加(jia)了(le)制備工(gong)藝的復雜性，提(ti)高了(le)產品成本。

研究(jiu)團隊(dui)突破傳統熱電材料(liao)體系(xi)(xi)的(de)限(xian)制，采用(yong)了具有較高室溫Seebeck系(xi)(xi)數（約1000μV/K）的(de)鈦酸鍶（SrTiO3），同(tong)時借助SrTiO3在長(chang)波(bo)紅外(wai)大氣(qi)窗口（8~14μm）的(de)聲子吸收來增強光熱轉換效率。結合這兩個優勢，單個SrTiO3光熱電元件在10μm波(bo)長(chang)附(fu)近的(de)響(xiang)(xiang)應(ying)度可(ke)達1.2V/W。進(jin)一步研究(jiu)表明，SrTiO3光熱電探測器的(de)響(xiang)(xiang)應(ying)波(bo)長(chang)可(ke)從深紫外(wai)延伸至遠紅外(wai)，可(ke)承受(shou)光功率密度可(ke)以達到103W/cm2。

本項(xiang)研(yan)究為開發新型高(gao)性(xing)能光(guang)熱(re)電(dian)探(tan)(tan)測器(qi)提供了(le)全新的思路。參比傳統光(guang)熱(re)電(dian)探(tan)(tan)測器(qi)，SrTiO3光(guang)熱(re)電(dian)探(tan)(tan)測器(qi)價格便宜(yi)，環境友好，耐高(gao)溫，器(qi)件性(xing)能優異且制備工(gong)藝簡(jian)單，表明SrTiO3光(guang)熱(re)電(dian)探(tan)(tan)測器(qi)具有廣闊的實際應用(yong)價值。