近日，宁波大学物理科学与技术学院胡子阳教授团队在双模光电探测器领域取得重要进展，该研究通过界面深阱工程策略，首次研制出一种仅需-0.3伏超低电压即可自由切换工作模式的钙钛矿光电探测器，成功破解传统探测器高电压与慢响应难以兼得的行业难题。相关成果发表在国际期刊《ACS Nano》上。

在光通信、生物传感、机器视觉的竞赛中，设备的“眼睛”——光电探测器，始终面临“看得清”和“反应快”的双重核心考题。目前主流的单模式器件虽然技术成熟，但往往顾此失彼。相比之下，双模可切换探测器集光伏（PV）与光电倍增（PM）两种模式于一体：光伏模式如同“节能模式”，0伏电压下就能自供电工作；光电倍增模式则像“高性能模式”，能把微弱光信号放大数十倍。因此，双模探测器被科学界视为突破性能瓶颈的全能“选手”。然而，这位“选手”也有难言之隐：目前通过电压调制实现模式切换的器件，普遍需要较高的工作电压，且在光电倍增模式下响应速度停留在毫秒级——这就好比一辆跑车既费油又“起步肉”，随着高频弱光场景的需求增长，逐渐摸到了应用的天花板。因此，如何让探测器在超低电压下既“敏锐”又“敏捷”，一直是全球光电专家的心病。

针对上述难题，该研究创新引入界面深阱工程策略，通过精准调控器件界面的陷阱状态，在仅-0.3伏的超低反向偏压下成功缩窄势垒并实现高效空穴注入，无须任何外部放大装置即可完成光伏与光电倍增模式的偏压切换工作。研究结果显示，该器件在电学性能上表现卓越：光电倍增模式下，外量子效率高达2162%，比探测率达到1.65×1012Jones，响应时间仅为3.70/2.73微秒；光伏模式下，器件可在0伏自供电条件下稳定运行，比探测率达1.12×1011Jones，响应速度更快至2.10/1.21微秒。通过实验证明，该器件在保证超低功耗的同时兼具高灵敏度和超快速度，有效化解了传统光电倍增模式高电压与慢响应之间的长期矛盾。

“我们不再依赖‘高电压’这个‘笨办法’，而是在材料界面精心布置了一层‘深阱’，就像在城门口挖设特定的‘候车区’，让空穴乘客们提前排队等候，门一开就能快速通过，既省力又高效。”团队负责人胡子阳解释道。当反向偏压仅需-0.3伏时，这些界面深阱便能缩窄势垒，实现高效的空穴注入。这种设计如同给信号装上了“放大器”，就好比即便光信号再微弱，也能被清晰地“听见”，且无须付出高电压的代价。

“这项研究的核心在于，我们成功在微纳尺度上，通过界面能级调控‘驯服’了高电压。”胡子阳介绍，这种双模可切换探测器就像一只“会变档的眼睛”，强光环境下用节能的光伏模式“细水长流”，遇到微弱光信号时切换到光电倍增模式“明察秋毫”。

据悉，该研究建立了一种通过界面能级调控统一低功耗与高性能的新范式，为开发超低电压、可切换双模光电探测器提供了切实可行的技术路径。

（受访者供图）