近日，新葡的京集团35222vip倪振华教授、张嘉霖教授与万东阳副教授团队在室温高性能红外探测器方面取得进展，相关研究成果以“Van der Waals/MCT heterostructure enabled high-performance uncooled mid-infrared photodetectors via synergistic suppression of dark current and interfacial recombination”为题发表于Light: Science and Applications。
中波红外探测在自动驾驶、医疗诊断、安防监控及环境监测等领域具有重要应用价值。在众多红外敏感材料中，碲镉汞（MCT）凭借可调带隙和优异红外吸收，长期主导高性能红外探测领域。然而，由于其窄带隙特性，室温下热激发导致的高暗电流会严重降低器件信噪比和探测灵敏度。尽管高工作温度（HOT）MCT器件能够利能带工程抑制暗电流，但其异质外延生长过程中引入的晶格失配和界面缺陷会加剧载流子复合并提高暗电流，限制器件性能进一步提升。因此，如何同时实现暗电流抑制与界面缺陷钝化，成为发展高性能室温MCT红外探测器的关键科学问题。
针对上述问题，研究团队创新性地提出了一种MoS2/Graphene/MCT三层范德华异质结红外探测器。与传统依赖复杂外延结构的MCT器件不同，该方案利用二维材料与MCT之间无悬挂键的范德华集成方式，避免了晶格失配带来的界面损伤，同时实现了界面能带结构的精准调控。在该结构中，MoS2与MCT形成有效p-n结，建立内建电场并通过高界面势垒阻挡碲镉汞中热激发的多数载流子，从而显著降低暗电流。同时，石墨烯层通过电荷转移有效抑制缺陷辅助复合，促进界面电荷快速转移，提高光生载流子收集效率。得益于MoS2势垒阻挡和石墨烯缺陷钝化的协同作用，该器件实现了从可见光到中波红外的宽谱探测能力，室温下黑体响应度达到0.325 A W-1，黑体峰值比探测率高达8 × 1010 cm Hz1/2 W-1，响应速度达到纳秒量级。器件综合性能与商用中红外探测器相媲美，该研究为开发新一代高性能室温碲镉汞红外探测器设计提供了新的技术路线。
新葡的京集团35222vip电子科学与工程学院、新葡的京集团35222vip倪振华教授、新葡的京集团35222vip张嘉霖教授、万东阳副教授为本文的共同通讯作者，新葡的京集团35222vip博士研究生章鑫磊、周涛为共同第一作者。该工作受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重大科技专项、江苏省自然科学基金以及新葡的京集团35222vip启动研究基金等项目的资助与支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-026-02418-y
供稿：张嘉霖
审核：苗霖