一种采用铂掺杂钻石纳米线的新型光电探测器设计，实现了创纪录的紫外灵敏度和耐热性。

得益于其卓越的性能和稳定性，嵌入铂纳米颗粒的钻石纳米线有望彻底改变高温日盲紫外探测领域。尽管钻石是用于紫外光电探测器的优异超宽带隙半导体，但其表面氧终端导致的低光响应率限制了其高温下的有效性。

如今，由中国科学技术大学、沈阳材料科学国家研究中心等机构组成，孙东明教授领导的研究团队取得了一项重大突破。他们的新研究介绍了一种利用嵌入铂纳米颗粒的单晶钻石纳米线制造高性能光电探测器的方法。

为何铂嵌入钻石纳米线至关重要

• 响应率大幅提升： 铂嵌入钻石纳米线在室温下、220 nm光照下的响应率达到68.5 A W⁻¹，比氧终端块状钻石器件高出约2000倍。该响应率随温度升高显著增加，在275°C时达到3098.7 A W⁻¹。
• 优异的光谱选择性： 这些纳米线保持了强大的光谱选择性，室温下紫外/可见光抑制比达到550，在275°C时达到4303，使其在日盲紫外探测方面极为高效。
• 稳定性增强： 该器件即使在高温下也能保持稳定可靠。在275°C热处理24小时后性能依然良好，并在大气环境中存放三个月后仍能保持功能。

创新制备工艺与机理

铂嵌入钻石纳米线（DNWs）通过独特的四步制备工艺制成，该工艺旨在确保结构精度和最佳性能。该过程首先制备原始钻石纳米线，随后在其表面沉积铂（Pt）薄膜。

然后对这些薄膜进行热致去润湿（thermal dewetting），形成均匀分布的铂纳米颗粒。最后，进行钻石同质外延生长，将纳米颗粒封装在纳米线内部。这种精心控制的流程不仅保证了铂纳米颗粒的一致嵌入，还保持了钻石纳米线的单晶完整性。

这些铂嵌入钻石纳米线的卓越性能源于多种协同增强机制。纳米线结构的一维特性实现了快速且定向的载流子传输，最大限度地减少了散射并提高了导电性。

同时，金刚石晶格中的深能级缺陷有助于增加载流子生成，从而扩展了器件的光响应范围。嵌入的铂纳米颗粒诱导产生局域表面等离子体共振（LSPR），显著提高了光吸收效率。

此外，在铂/钻石界面处形成的局域肖特基结促进了电荷载流子的有效分离，从而增强了整个材料系统的光伏或光电化学性能。这些相互关联的机制共同作用，使得铂嵌入钻石纳米线在先进光电应用中实现了卓越的功能特性。

未来展望

• 优化与应用： 未来的研究可能侧重于进一步优化铂纳米颗粒的尺寸和分布，以最大化性能。铂嵌入钻石纳米线在航空航天、工业监测和国防系统等恶劣环境中的实际应用潜力巨大，这些领域对高温稳定性和可靠的日盲紫外探测至关重要。
• 材料探索： 探索其他金属纳米颗粒或复合结构可能为提升钻石基光电探测器的性能带来新机遇。此外，将这些先进材料与柔性或可穿戴技术集成，有望扩展其应用范围。

该研究团队持续推动高性能光电探测技术的边界，敬请期待更多激动人心的进展！

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