李亮教授课题组Nature Electronics: 钙钛矿材料引领应用定制光电探测器走向新未来

近日，苏州大学李亮教授团队联合马来西亚理工大学Abd. Rashid bin Mohd Yusoff教授团队系统梳理了面向特定应用的定制化光探测器发展路径与关键挑战，并揭示了钙钛矿材料在该领域的巨大潜力。研究成果以苏州大学物理科学与技术学院为第一署名单位，李亮教授、Abd. Rashid bin Mohd Yusoff教授为共同通讯作者，孙浩轩副教授、李宸博士为共通第一作者。该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

铅卤钙钛矿材料近年来发展迅速，由其构建的光探测器件在响应度、探测率与响应速度等关键性能指标上持续突破，部分性能已超越硅基探测器，但器件长期可靠性与规模制造良率仍是“难点”。在通信、工业控制等成熟方向，光探测器的角色往往是其他应用的基础设施，任何的可靠性问题都是不能容忍的。因此，在传统应用领域直接替代现有成熟半导体短期内不可能实现，新的产业化方向需要被探索。

李亮教授团队在本文中指出：钙钛矿材料依托“高定制潜力、低定制成本”的独特优势，可通过构建面向应用的定制化器件架构充分释放其材料潜能，进而在客制化电子器件领域确立不可替代的地位。文章先梳理了传统标准探测器的发展进程，后重点展望了光探测器功能定制的研究方向，其中包括形状定制光探测器、特征选择光探测器、多维光探测器与神经形态视觉传感器等。这些新范式有望在可穿戴、复杂场景识别、异构集成与智能视觉等需求牵引下形成差异化优势。与此同时，文章总结了钙钛矿光探测器走向商业化仍需攻克的关键挑战，如稳定性与一致性提升、器件封装与可靠性评估体系、以及可制造工艺与规模化集成路径等。本文揭示了钙钛矿材料在功能定制化方向的不可替代地位，更为钙钛矿探测器从“性能对标替代”转向“应用牵引定制化”的商业化路线提供了清晰指引。

图a传统应用（黄色背景）对可靠性要求严苛，因此由无机半导体主导；新兴应用（蓝色背景）则在性能之外更强调多样化功能与特性，使可按需调控的钙钛矿材料成为理想选择；图b金属卤化物钙钛矿因结合能低、化学键较弱，可通过低能耗工艺合成并沉积在任意衬底上，能够实现低成本的按需定制；图c钙钛矿材料具有缺陷能级浅、介电屏蔽作用强、缺陷化学自补偿、大极化子及自修复特性，展现出缺陷容忍性，这使其在成分调控上拥有更大自由度，也为按需定制提供了巨大潜力。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-025-01517-9

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