據(jù)了解，南大研究團(tuán)隊(duì)研制出的紫外單光子探測器，基于碳化硅半導(dǎo)體芯片技術(shù)，能靈敏捕捉到紫外單光子，并且打破了過去依賴于超低溫條件的瓶頸。
同時(shí)，該探測器有顯著的成本優(yōu)勢，有望向民用領(lǐng)域大規(guī)模推廣，目前，南大研究團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的部分研究成果已開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
一根燃燒的蠟燭1秒鐘可以發(fā)射出100億億個(gè)以上的光子，要探測到能量如此小的單個(gè)紫外光子一直是世界技術(shù)難題。日前，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院長江特聘教授陸海為首的研究團(tuán)隊(duì)近來獲得突破，在國內(nèi)首先研制出超靈敏度的固體紫外單光子探測器，從而使中國成為繼美國之后第二個(gè)掌握這一核心技術(shù)的國家。
“自然界中波長小于280納米的紫外光幾乎為零，所以我們探測它相當(dāng)于在暗室中探測光，只要發(fā)現(xiàn)一個(gè)小光點(diǎn)就一定是目標(biāo)。”陸海介紹說，可探測400納米以下紫外輻射的紫外光探測器，是火焰探測、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥、空間科學(xué)等領(lǐng)域所急需的關(guān)鍵部件，也是關(guān)系到國家安全的關(guān)鍵技術(shù)，可以用來檢測海上油污、衛(wèi)星遙感監(jiān)測霧霾等。
光子是光的最小能量量子，也是光作為信息載體的最小傳輸單位。一根蠟燭1秒鐘釋放出的超100億億個(gè)光子中，假設(shè)紫外光子只占萬分之一，那么在完全不考慮飛行損耗的情況下，1公里以外，面積為1平方厘米的鏡頭1秒鐘只能***到1000個(gè)紫外光子。專門用來捕捉這些“小家伙”的單光子探測器一直是世界各國研究和競爭的焦點(diǎn)。
陸海舉例說，導(dǎo)彈的飛行尾焰中存在像指紋一樣的特殊紫外光譜成分，但距離越遠(yuǎn)能夠傳輸過來的紫外光就越微弱。利用超靈敏度紫外單光子探測器就有可能在上千公里以外探測和分辨出來襲飛彈，為反制或者規(guī)避提供寶貴時(shí)間。之前，國際上只有美國羅格斯大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、通用電氣研發(fā)中心三家美國單位成功研制碳化硅單光子探測器。而南大研究團(tuán)隊(duì)此次獲得突破后，躋身成為第四家。
南大研究團(tuán)隊(duì)研制出的紫外單光子探測器，基于碳化硅半導(dǎo)體芯片技術(shù)，能靈敏捕捉到紫外單光子，并且打破了過去依賴于超低溫條件的瓶頸。“我們的探測器在150℃下仍能正常工作，這是原來任何單光子探測技術(shù)都無法達(dá)到的。”陸海說。這一突破也引起了國際關(guān)注，歐洲的《今日半導(dǎo)體》雜志專門長文報(bào)道了南大的這一研究成果。
同時(shí)，該探測器有顯著的成本優(yōu)勢，有望向民用領(lǐng)域大規(guī)模推廣，比如高壓輸電線和高鐵供電線路上出現(xiàn)電暈、污閃時(shí)，可用其遠(yuǎn)程檢測和定位。“目前，紫外火災(zāi)報(bào)警器用的真空紫外光敏管，綜合成本很高。”陸海拿出一枚耳釘大小的器件介紹說，未來用如此小的單光子探測器件，不僅造價(jià)更便宜，而且防爆、使用壽命更長。
眼下，南大研究團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的部分研究成果已開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。過量的紫外線照射易誘發(fā)皮膚癌，韓國三星公司日前發(fā)布的Note4手機(jī)就裝備了微型紫外線傳感器，受到消費(fèi)者歡迎。
而南大研究團(tuán)隊(duì)正在和華為合作的貼片封裝紫外探測器，尺寸比米粒還小，也將安裝到手機(jī)或智能手環(huán)中，藉由它，用戶可隨時(shí)隨地檢測所處環(huán)境的紫外線強(qiáng)度，以及時(shí)防護(hù)。
