我院吴政辉教授与申怀彬教授课题组在红外量子点领域的研究成果以“Mitigating Carrier Accumulation for Highly Efficient and Stable Extended Shortwave Photodiode Based on PbSe Colloidal Quantum Dots”为题，在国际顶级期刊 Laser & Photonics Reviews 上在线发表（DOI：10.1002/lpor.202500420），标志着拓展短红外波段（）量子点红外光电探测器技术取得重要进展。

红外光电探测器在军工、环境监测以及航空航天等领域均有重要应用价值，加快新型红外光电材料与器件的研究，对于增强我国相关产业竞争有重要意义。基于胶体量子点的红外光电探测器，相较于传统外延材料的光电探测器具有可直接单片集成、活性层无需像素化以及成本低廉等优势，有望成为下一代新型红外探测与成像技术。由于PbSe胶体量子点较宽的带隙可调度，可以通过调控其粒径尺寸可以覆盖可见光到中红外光谱范围，大尺寸PbSe量子点成为学术界和产业界备受青睐的新型红外材料。基于大尺寸PbSe量子点的红外光电探测器，其电子传输界面较差化学稳定性和能级匹配度造成器件载流子收集效率低和寿命短的问题，这是PbSe量子点红外光电探测器进一步发展的关键瓶颈。

为了解决这一问题，河南大学的吴政辉教授和申怀彬教授研究团队，提出了通过乙二硫醇（EDT）处理ZnO电子传输层表面，阻断溶液法制备的ZnO层中活性氧向PbSe量子点层侵蚀，从而显著提升了PbSe量子点红外探测器的储存稳定性（图1）。另一方面，研究团队通过在ZnO/PbSe界面引入一薄层p型PbSe-EDT功能层形成n-p-n型电子收集界面，成功平滑了ZnO和PbSe活性层之间费米能级差距过大所引起的能带弯曲程度，从而降低光电子收集势垒，提升载流子提取效率，获得0偏压下最高记录的响应度0.32 A/W。同时，较高的载流子提取效率消除了界面载流子的长期积累，显著改善了器件工作稳定性，器件持续工作16小时后，光电流仍维持初始值的90%以上（图2）。

研究团队还展示了该PbSe量子点红外探测器可以精准实时的识别100 ℃物体黑体辐射发出的红外信号（图3），这是因为大尺寸的PbSe量子点红外探测器在2500 nm的光谱位置仍有极其灵敏的探测能力，且响应速度达50 us，100 ℃物体黑体辐射在2500 nm处已有相当的辐射能量。

本研究揭示了大尺寸PbSe量子点基红外光电探测器零偏压下量子效率低以及稳定性差的关键原因，并提供了有效的解决方案，为构筑高性能量子点红外光电探测器提供了新思路。

图1：EDT处理ZnO电子传输层提升PbSe量子点红外探测器储存稳定性

图2：n-p-n型电子收集界面对PbSe量子点光电探测器效率和稳定性的改善

图3：PbSe量子点红外探测器识别100 ℃物体黑体辐射示意图