
9月,Ti₄N₃ MXene基柔性宽带近红外探测器受到关注。该探测器对808、852、915、980、1060nm激光器均有稳定响应。在高功率红外照射下,器件完全偏离传统正光电导,表现出异常的超线性负光电导特性。

MXene是一类二维过渡金属碳化物/氮化物材料,化学式M_{n+1}X_nT_x(M是过渡金属,X是碳或氮,T是表面官能团)。Ti₄N₃ MXene是氮化钛基二维材料,具有高导电性和层状结构。近红外探测器用于光通信(808-1060nm波段是光纤通信和激光雷达常用波段),但传统近红外探测器需要InGaAs等昂贵材料。MXene作为二维材料,天然适合柔性器件——可以印在柔性衬底上。
负光电导是一种反常现象。大多数光电探测器在光照下电流增加(正光电导)——光产生载流子,电导上升。但Ti₄N₃ MXene在高功率红外光下表现出负光电导——光照越强,电流反而下降。这种超线性负光电导的机制与MXene的表面态有关:高功率红外光激发表面吸附的氧分子脱附,改变了MXene的表面散射特性,使载流子迁移率下降。虽然"负",但这种效应在特定应用中有价值——它对光强变化极其敏感,适合做光开关或低光强检测。
柔性宽带近红外探测器覆盖808-1060nm多个波段,意味着一个探测器可以同时响应多个近红外波长。这在多波长光通信(WDM)中有用——不同波长通道传输不同数据,一个宽带探测器同时接收。柔性特性使其可以贴在皮肤或曲面上,用于可穿戴血氧监测(808nm和940nm双波长是血氧检测的标准波长)。MXene材料的溶液加工性也使大面积阵列制造成本低。














