维度网讯，俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究所（Skoltech）的研究团队展示了一种能在室温下工作且具备高灵敏度的红外探测器，该器件无需低温冷却即可实现高性能红外探测。
红外光在热成像、夜视、气体传感和光通信等领域应用广泛，但传统高灵敏度红外探测器通常需要昂贵的低温冷却系统，限制了其在便携式和低成本场景中的部署。由Skoltech的Svetlana I. Serebrennikova博士和Albert G. Nasibulin教授领导的团队，利用两种互补材料构建了一种新型探测器。该器件将单壁碳纳米管（SWCNT）网络与铌酸锂（LiNbO3）晶体相结合。SWCNT是直径约纳米级的空心碳圆柱体，其电导率对栅极电压变化极为敏感；而LiNbO3晶体则能在宽红外波长范围内工作并具有非线性特性。该研究成果于2026年5月14日发表在《光电进展》（Opto-Electronic Advances）期刊第9卷第5期。
该探测器的核心原理是利用LiNbO3中的热释电效应。当晶体吸收红外光后会产生微小升温，改变其内部电极化并短暂产生电场。该电场如同栅极电压，可将相连碳纳米管网络的电导率改变高达10的5次方倍，从而将入射光的热量转换为强电信号，构成一个热释电光电晶体管。研究团队指出，早期基于石墨烯的类似器件性能不佳，原因是石墨烯缺乏电子带隙，对栅极电场响应微弱。而半导体碳纳米管具有带隙，能够实现电导率的剧烈变化。
在制造过程中，团队通过改进的气溶胶化学气相沉积（CVD）方法生长出高质量、稀疏的SWCNT网络，并采用新颖的毛细管转移技术将亚逾渗薄膜转移到z切LiNbO3表面。这种干法转移避免了传统工艺中表面活性剂和污染物对纳米管性能的损害。制成的探测器在室温下工作，探测范围覆盖可见光至9.3微米，比探测率高达10的10次方 cm·Hz^1/2/W量级，比基于石墨烯的器件高出数个数量级，接近非制冷热探测的理论极限。
该探测器无需低温冷却且具备宽光谱灵敏度，适合用于便携式、低功耗的红外传感场景，例如消防和建筑检查中的热成像、环境监测、制造业质量控制以及短距离光通信。研究团队表示，下一步工作重点在于提升响应速度。当前响应时间约为2秒，受限于热量在500 µm厚的LiNbO3衬底中的扩散，采用更薄的衬底或膜结构有望显著加快热响应。团队还计划通过保护涂层稳定性能、提高半导体沟道网络的可重复性并优化热耦合，以提升成像速度和空间分辨率。该项研究展示了基于SWCNT的热释电光电晶体管在接近理论探测率极限方面的潜力，为新一代紧凑、宽带、室温红外传感器开辟了道路。
