韩国研发全球最高性能无源光传感器，灵敏度提高20倍

近日，韩国科学技术院（KAIST）的研究团队宣布，成功开发出一款无需外部电源即可工作的全球最高性能的无源光传感器，为可穿戴设备、生物信号监测、物联网设备、自动驾驶汽车及机器人等领域带来了革命性的技术突破。

元件显微图像

传统光传感器多采用硅基半导体，其对光的响应性较低，限制了性能提升。而近年来备受关注的二维半导体材料MoS₂（二硫化钼），虽然具有优异的电学性质，但其超薄的特性使得通过掺杂工艺调节电学性能变得极为困难，从而制约了高性能光传感器的实现。

面对这一技术瓶颈，该研究团队另辟蹊径，引入了“范德华底电极”和“部分栅极”结构，避开了对传统掺杂工艺的需要。研究团队利用范德华力将电极轻柔地附着于二维半导体MoS₂底部，形成“范德华底电极”。这一设计避免了传统金属电极对半导体晶格结构的损伤，确保了二维半导体原始结构的完整性，同时实现了高效的电信号传输。然后，通过在二维半导体的部分区域施加电信号，研究团队创新性地实现了类似PN结的功能，即一侧表现为P型（空穴多），另一侧表现为N型（电子多）。这种“部分栅极”结构无需掺杂即可精确控制半导体的电学特性，显著提升了光传感器的性能。

得益于上述创新技术，新开发的无源光传感器在灵敏度上实现了质的飞跃，并且无需外部电源，在光照下即可非常灵敏地产生电信号。其光响应度超过21 A/W，较传统有源传感器高出20倍以上，是硅基无源传感器的10倍，MoS₂基传感器的2倍以上。如此高的灵敏度使得该传感器在生物信号检测及暗光环境下仍能保持卓越性能。

研究人员指出：“我们成功地实现了无需掺杂工艺即可控制电流流动的PN结，这项技术不仅限于传感器领域，还可应用于智能手机及电子设备内部的关键电控部件，为未来电子设备的小型化与无源化奠定坚实基础。”

责编：Ricardo