芬蘭阿爾托大學的研究團隊近日宣布，在紅外傳感器技術方面取得了關鍵性進展。他們成功開發出一種新型的光電二極管，該器件采用鍺材料制成，其靈敏度相較于現有的鍺基傳感器提升了35%。這一創新成果不僅有望推動紅外設備在性能、成本和效率上的全面提升，還能顯著減少對環境和健康的潛在威脅。相關研究成果已在《光：科學與應用》期刊上發表。

光電二極管作為一種能將光信號轉換為電信號的傳感器，在日常生活中扮演著重要角色。無論是電視遙控器、空調遙控器，還是心率監測設備、條形碼掃描儀、運動傳感器和煙霧探測器，都離不開光電二極管的支持。然而，目前市場上廣泛使用的紅外光電二極管傳感器主要采用銦鎵砷（InGaAs）材料，這不僅成本高昂，還存在毒性和致癌風險，給環境和人體健康帶來了不小的隱患。InGaAs材料與互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝不兼容，這在一定程度上限制了其應用范圍的拓展。

為了打破這一困境，阿爾托大學的研究團隊將目光轉向了鍺材料。鍺不僅具備InGaAs和膠體量子點的諸多優點，更重要的是，它能夠與CMOS工藝完美兼容。然而，盡管鍺材料具有諸多優勢，但由于其無法有效捕捉大部分紅外光，長期以來一直未能成為主流的光電二極管材料。針對這一難題，研究團隊通過一系列創新方法，成功克服了鍺材料在紅外光捕捉方面的限制。

據研究團隊介紹，他們通過結合多種新穎技術，實現了高性能的鍺基光電二極管。其中，利用表面納米結構消除光學損耗，并最大限度地減少電學損耗，是提升器件性能的關鍵所在。為了驗證新型鍺基光電二極管的性能，研究團隊還開發了一款概念驗證設備，并進行了不同波長下捕捉紅外光子的能力測試。結果顯示，該設備的性能遠超預期，光譜響應率接近理想水平，能夠在寬波長范圍內檢測到約90%的光子。

在響應率（靈敏度）方面，該設備也展現出了卓越的性能，優于目前商用的InGaAs光電二極管以及此前其他鍺基傳感器。這一創新成果不僅為紅外傳感器技術的發展開辟了新的道路，也為減少InGaAs傳感器對環境的負面影響提供了可能。

研究團隊表示，他們將繼續深化對鍺基光電二極管的研究，優化器件性能，推動其在實際應用中的廣泛推廣。同時，他們也希望這種高效且環保的紅外傳感器能夠盡快投入市場，為人們的生活帶來更多便利和保障。

新型鍺基光電二極管的成功開發，不僅體現了阿爾托大學研究團隊在紅外傳感器技術領域的深厚實力，也彰顯了他們在材料科學和納米技術方面的卓越創新能力。這一成果不僅有望推動紅外傳感器技術的快速發展，也為其他相關領域的研究提供了有益的借鑒和啟示。

隨著新型鍺基光電二極管的不斷推廣和應用，相信在不久的將來，我們將能夠享受到更加高效、環保、安全的紅外傳感器產品，為我們的生活和工作帶來更多便利和驚喜。