喷雾涂覆Ag2Se薄膜的高性能光热电探测器：自供电宽带检测新策略

【编辑推荐】本研究针对传统光热电(PTE)探测器制备工艺复杂、光谱范围受限等问题，创新性采用喷雾涂覆技术结合冷压工艺制备Ag2Se基PTE探测器，实现了405-2500 nm宽带自供电检测（6.83 mV@100 mW/cm2），响应时间达0.9秒，在安防监控和红外探测领域展现应用潜力。

　　

在光电探测领域，传统探测器长期受限于材料带隙、外置偏压和低温冷却需求，而光热电(Photothermoelectric, PTE)探测器通过光热-热电耦合机制实现自供电宽带检测，成为解决这些瓶颈的新方向。然而现有PTE材料面临毒性高（如Bi₂Te₃）或性能不足（如石墨烯）的困境，且磁控溅射等制备工艺复杂。针对这些问题，中北大学的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，开创性地采用喷雾涂覆技术制备非毒性Ag₂Se薄膜探测器，通过冷压工艺优化性能，为新一代探测器开发提供新范式。

研究团队主要采用三项关键技术：喷雾涂覆工艺（环境温度压力下沉积薄膜）、冷压后处理（提升薄膜致密度）、热电堆结构设计（用于人体温度监测应用）。通过调整Ag₂Se纳米棒与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量比，在聚酰亚胺(PI)基底上获得最优性能。

【材料与结构表征】
XRD分析证实获得纯相β-Ag₂Se（PDF#24-1041），(112)和(121)晶面显示正交晶系特征。SEM显示冷压后薄膜孔隙率降低，纳米棒形成致密网络，这是性能提升的结构基础。

【性能优化】
冷压使探测器在405 nm光照下输出电压提升15.37%至6.83 mV，响应速度加快至0.9秒。3900秒持续工作测试表明稳定性优异，D^**（探测率）和R_v（响应度）同步提升。

【应用验证】
设计的热电堆结构在接触式体温监测（误差±0.1°C）和非接触红外探测中均表现优异，证实其在医疗监测和安防领域的实用价值。

该研究突破性地将喷雾涂覆技术应用于Ag₂Se薄膜制备，解决了传统工艺复杂和材料毒性两大难题。通过冷压工艺实现性能飞跃，其宽带响应覆盖紫外到短波红外（405-2500 nm），自供电特性显著降低系统功耗。Weipeng Shi和Chenyang Xue团队的工作不仅为PTE探测器提供了新的材料体系和制备方法，更推动了柔性电子器件在可穿戴医疗设备中的实用化进程。研究获得国家自然科学基金（62371425等）和山西省重点研发计划支持，彰显其学术价值与产业潜力。