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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)電(dian)探測(ce)器是(shi)基于光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換和熱(re)電(dian)轉(zhuan)換兩個(ge)基本能量轉(zhuan)換過程的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種探測(ce)器。當光(guang)(guang)照射在熱(re)電(dian)材料(liao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)端(duan)(duan)時，光(guang)(guang)能經過光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換首先轉(zhuan)化為熱(re)能，從而(er)在熱(re)電(dian)材料(liao)兩端(duan)(duan)建立(li)溫(wen)差（ΔT）。在溫(wen)差的(de)(de)(de)驅動下，載(zai)流子(zi)會向冷端(duan)(duan)擴散（即熱(re)電(dian)轉(zhuan)換中(zhong)的(de)(de)(de)Seebeck效應(ying)），進而(er)在材料(liao)兩端(duan)(duan)建立(li)電(dian)勢差。

光熱電(dian)(dian)探測(ce)器具(ju)有自供電(dian)(dian)、非(fei)制冷、響應(ying)(ying)波(bo)長范圍寬等(deng)優點，在(zai)光探測(ce)、紅外熱成像、溫度(du)監測(ce)等(deng)軍用、民用領(ling)域具(ju)有重要的應(ying)(ying)用前景。

光熱電(dian)(dian)探測器(qi)的(de)響應度正比于材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)Seebeck系數(shu)（S）和材(cai)(cai)料(liao)(liao)兩端的(de)ΔT。傳統光熱電(dian)(dian)探測器(qi)采用的(de)是Seebeck系數(shu)較(jiao)低(di)（通(tong)常小于200μV/K）的(de)傳統熱電(dian)(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，例如Bi2Te3、Sb2Te3等，為了(le)提(ti)高響應度，通(tong)常需采用微加工工藝來構造陣列(lie)結(jie)構，這顯著增(zeng)加了(le)制備工藝的(de)復雜性，提(ti)高了(le)產品成本(ben)。

研(yan)(yan)究團隊突破(po)傳統熱(re)(re)電材料體系的限制，采用了具(ju)有(you)較(jiao)高室溫Seebeck系數(shu)（約1000μV/K）的鈦酸鍶(si)（SrTiO3），同時借(jie)助SrTiO3在長波紅(hong)外大氣窗口（8~14μm）的聲子吸收來增強光(guang)熱(re)(re)轉換效率。結(jie)合這兩個優勢，單個SrTiO3光(guang)熱(re)(re)電元(yuan)件在10μm波長附近的響應度可達1.2V/W。進(jin)一步研(yan)(yan)究表明，SrTiO3光(guang)熱(re)(re)電探測器的響應波長可從深紫(zi)外延伸至遠紅(hong)外，可承受光(guang)功率密度可以達到103W/cm2。

本項研究(jiu)為開發新型高性能(neng)(neng)光熱電(dian)(dian)探(tan)測(ce)器(qi)提供了全新的思路。參比(bi)傳統光熱電(dian)(dian)探(tan)測(ce)器(qi)，SrTiO3光熱電(dian)(dian)探(tan)測(ce)器(qi)價格便宜，環境友好，耐高溫，器(qi)件性能(neng)(neng)優異且制備工藝簡單，表明SrTiO3光熱電(dian)(dian)探(tan)測(ce)器(qi)具有(you)廣(guang)闊(kuo)的實際應用價值。