据激光与红外杂志微信公众号，于2025年08月25日报道，窄带短波红外（SWIR）有机光电探测器结合了波长特异性探测和有机半导体的固有优势，是诸多如医疗诊断、工业分选和环境监测等应用的重要候选者。然而，此前报道的光谱窄化策略通常因结构复杂性和电荷转移（CT）吸收的固有局限性而牺牲器件性能，即使与强腔器件架构相结合也是如此。

据麦姆斯咨询报道，近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所（简称：宁波材料所）与比利时哈塞尔特大学（Hasselt University）的研究团队通过掺杂超窄带隙第三组分来设计伪电荷转移态，同时优化电极处理以最大限度地减少寄生吸收和界面能垒。这种协同设计方法制造出的光谱选择性光电探测器在保持柔性的同时，在1020 nm、零偏压下外量子效率（EQE）超过40 %，半高全宽（FWHM）小于60 nm，探测率大于3×10¹³ Jones，动态范围超过140 dB。基于PET柔性衬底的器件在3000次弯曲循环后性能下降不足5 %。这项研究为窄带有机光电探测器（OPD）建立了一种通用设计范式，该范式将实验室规模的性能与可穿戴和大面积短波红外应用的实际可制造性相结合。这项研究以“Metallic Fabry-Pérot Cavity-Enhanced "Pseudo-Charge Transfer" Absorption for Efficient Narrowband Short-Wave Infrared Photodetection”为题发表在Advanced Materials期刊上。

研究人员策略性地将一种超窄带隙组分作为掺杂剂引入主体活性层。这种方法在子带隙区域创造了一种新的状态，该状态将主体共混物的电荷转移态与超窄掺杂剂的局域单重态杂化。因此要仔细选择主体材料和掺杂剂，以确保在这种三元体异质结共混物中实现高效的电荷产生和电荷收集，而这种共混物需要具有合适的给体:受体（D:A）相分离和级联能量排列的双连续网络。

研究人员首先解释了谐振腔结构如何调制窄带光电探测的探测波长、信号强度和光谱线宽（FWHM）。具有不同谐振阶数的腔式有机光电探测器的结构如图2a所示。因此，前银镜的厚度体现了光学透射率和共振腔效应之间的权衡。图2展示了半透明银镜厚度和腔长对EQE线宽的理论研究。

这项研究提出了一种用于光学腔增强型短波红外光电探测器（SWIR-OPD）的优化ZnO/Ag/ITO前镜结构，该结构采用先进的磁控溅射系统制备而成，其界面与性能表征如图3所示。

随后，研究人员在暗态条件下测量了二阶谐振腔器件的噪声电流谱密度，以全面表征最佳窄带光电探测器的性能，相关结果如图4所示。

随着光电体积描记法（PPG）等可穿戴健康监测技术的快速发展，市场对能够进行非侵入性生理传感（包括但不限于心率、血氧水平和血管健康监测）的轻质、柔性和高灵敏度光电器件的需求不断增长。图5a展示了基于红外光反射的PPG信号检测原理。图5展示了该柔性窄带短波红外光电探测器在PPG检测中的应用。

综上所述，这项研究通过将伪电荷转移吸收工程与优化的法布里-佩罗（F-P）微腔设计相结合，展示了一种用于高性能窄带短波红外光探测的协同方法。通过掺杂超窄带隙第三组分，实现了可调谐的“伪电荷转移”吸收，同时磁控溅射ZnO/Ag/ITO腔镜同时解决寄生吸收、界面粗糙度和功函数对准问题。为了扩展短波红外窄带有机光电探测器的性能极限，未来的工作应集中在设计具有定制能级、优化纳米形貌、平衡电荷传输特性的超窄带隙材料，以提高短波红外响应性和环境稳定性，并抑制暗电流。这项研究为设计窄带有机光电探测器提供了一种可推广的框架，该探测器弥合了与无机对应物的性能差距，同时保持了溶液的可加工性和机械灵活性。此外，这项研究还为下一代可穿戴生物传感器建立了完整的材料到器件的解决方案，将实验室性能指标与实际可制造性要求相结合。