yy.vip易游-科学通报 西南大学雷衍连团队综述基于光电上转换的红外可视化探测研究

　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站-自然界充满了人眼无法直接感知的信息。人类的视觉系统仅能响应380-780 nm的可见光，而大量富含关键信息的红外辐射，则长期沉寂于人类的“视觉盲区”之中。突破这一生理极限，实现红外的实时、直观可视化，对于推动前沿科技发展具有至关重要的意义。然而，传统的红外成像技术（如InGaAs焦平面阵列）虽性能优异，但其复杂的读出电路、高昂的制造成本以及固有的刚性，限制了其在柔性、可穿戴及低成本可视化场景中的应用。在此背景下，基于光电上转换的红外可视化探测技术应运而生，它提供了一种颠覆性的解决方案。

　　近日，西南大学雷衍连团队在《科学通报》发表了题为“基于光电上转换的红外可视化探测研究进展”的综述文章，系统梳理了该领域的材料体系、器件结构、研究进展与应用场景，并对未来发展进行了前瞻性展望。

　　文章首先构筑了该技术的理论基础，系统梳理了其核心材料体系与器件架构的工作原理。文章指出，目前的研究主要围绕四大材料体系展开：有机半导体材料成本低、柔性佳，但探测波段较窄；量子点（如PbS、HgTe）可通过改变尺寸来调节探测范围，轻松覆盖短波红外，但其重金属成分带来的毒性问题不容忽视；新兴的钙钛矿材料光电性能卓越，但稳定性是最大短板；而二维材料则以其超薄特性，为制备透明器件提供了可能。器件结构方面，文章详细解析了“空穴控制”与“电子控制”两类主流架构，并深入揭示了其工作机制。这种精妙的“光-电-光”转换机制，是实现高性能可视化的核心。

　　随后，文章着重阐述了该技术领域令人瞩目的研究进展与广泛的应用突破。在材料体系创新的有力支撑下，红外上转换器件的性能实现了跨越式提升。其中，有机上转换器件在效率和分辨率方面不断刷新纪录，展现出巨大的应用潜力；量子点器件则成功将探测范围扩展至中红外波段，显著拓宽了技术的适用场景；而多单元串联结构的创新设计，更是通过提升载流子利用效率，实现了器件性能的倍增，为开发低功耗、高性能的可视化系统奠定了坚实基础。基于以上技术的突破，红外上转换器件已在多个应用场景中展现出巨大潜力。在医疗监测领域，它被用于无创采集脉搏波信号、绘制清晰的手臂静脉血管图谱。在可穿戴电子领域，半透明的“上转换护目镜”和“防”检测仪已被成功演示，能够实时显示红外激光雷达信号。在光通信与加密领域，研究者构建了由上转换器件组成的通信链路来传输文本信息，并能读取隐藏在多层薄膜下的加密内容，凸显了其在信息安全方面的价值。

　　最后，文章客观地总结了当前面临的挑战，并清晰地展望了未来的发展方向。文章明确指出，该技术在迈向商业化过程中仍需攻克三大瓶颈：（1）材料性能局限，如有机材料响应波段不足、量子点材料的毒性问题；（2）效率与稳定性不足，整体上转换效率仍有巨大提升空间，且器件在长期工作下的稳定性有待提高；（3）制备工艺复杂，特别是溶液法大面积制备高质量多层膜结构仍面临技术壁垒。

　　面对这些挑战，作者提出了明确的未来研究路径：开发新型窄带隙、环境友好的材料；通过能带工程优化器件结构，进一步提升电荷利用效率；发展喷墨打印、卷对卷制造等先进低温工艺，以实现低成本、大面积制造。通过跨学科的协同创新，这项技术有望在不久的将来，真正让我们的“视野”超越天生局限，为医疗诊断、人机交互和环境监测等领域带来革命性变化。

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