国际顶级期刊《自然·通讯》（Nature Communications）重磅刊发柳畅教授团队联合湖南大学、北京大学、CIF等机构的突破性研究成果——《亚皮安暗电流红外光电探测：极化水插层异质结构的革新之路》。
  这是中国团队在红外探测材料领域的又一里程碑！论文通过创新的“超薄极化水势垒”技术，将器件暗电流压至0.02皮安，室温性能比肩商用制冷型探测器，为全球红外技术发展注入“中国方案”！

  通过水分子插层构建超薄极化势垒，解决了传统势垒探测器的能带工程难题，展示了二维材料在红外光电探测中的巨大潜力。该工作为高性能、高工作温度红外探测器的发展提供了新范式。

 在器件核心制备环节，CIF定制化电热板成为关键助力：

精准控温：30℃±0.1℃恒温控制，确保水分子在PdSe₂表面均匀吸附，构建0.75纳米极化水层。

工艺革新：通过密封容器饱和蒸汽调控，实现二维材料界面水分子原子级有序排列，突破传统真空工艺限制。

① 暗电流极限挑战成功！

传统红外探测器暗电流高、依赖液氮制冷的痛点被彻底打破！团队利用0.75纳米水分子层的极化电场，首次实现“电子锁死+空穴自由”的量子调控，让器件在无光时近乎“静默”，遇光时“秒级响应”。

② 室温也能“看透”中波红外！

无需复杂制冷装置，器件在4.6微米中波红外波段仍保持超高灵敏度（探测率>7.8×10⁹ cm Hz¹/² W⁻¹），人体热辐射、工业废气监测等场景迎来低成本解决方案。

③ 二维材料稳定性颠覆认知！

器件在空气中稳定工作超两年，攻克了二维材料易氧化、寿命短的技术难关，为产业化铺平道路！

这项成果的背后，是材料学、光电工程、量子计算等多学科的深度碰撞：开创“极化水插层”异质结设计，攻克原子级界面调控难题。

湖南大学电子学院：凭借顶尖显微技术，首次捕捉水分子层的定向排列证据。

北京大学理论计算组：通过DFT模拟揭示极化电场的作用机制，为实验提供坚实支撑。
科学没有捷径，唯有热爱与坚持！ 团队历时3年、上千次实验迭代，终将“不可能”变为“可能”。

原理扩展与器件制备方法

原理普适性

该极化水层策略可拓展至其他二维材料（如MoS₂、石墨烯等）及复杂堆叠结构，为范德华（vdW）电子学提供超越传统层堆叠的电调控新方向，有望推动多种二维电子/光电器件的发展。

器件制备方法

材料剥离

原料来源：WSe₂与PdSe₂块体单晶购自上海昂唯科技有限公司，通过机械剥离法获得薄层材料。

水分子插层异质结构建

步骤：
a. 将剥离的PdSe₂薄片转移至SiO₂/P⁺Si衬底，置于自制密封容器（内置超纯水）中。
b. 通过加热板调控容器温度，形成饱和水蒸气环境，精确控制PdSe₂表面水分子吸附量（吸附时间：30℃下10分钟）。
c. 使用PDMS载片将WSe₂快速对准并压印至PdSe₂表面，形成WSe₂/H₂O/PdSe₂异质结（全程在氮气手套箱中操作）。

电极加工

采用电子束光刻定义电极图形，电子束蒸发沉积Cr/Au（10/50 nm）电极，经剥离工艺完成器件制备。

关键设备：

电热板：CIF

手套箱：氧/水含量＜0.1 ppm

电子束光刻系统：分辨率可达10 nm

技术优势

界面精准调控：水层厚度可控（0.75 nm），原子级洁净界面保障载流子高效输运。

环境兼容性：无需超高真空条件，工艺简单且可规模化拓展。

  未来已来！红外技术的无限可能。这项技术将如何改变我们的生活？

手机集成热成像：登山遇险时，手机摄像头实时探测人体热源，救援效率倍增。

碳中和监测：工厂排放口安装微型传感器，精准捕捉CO₂、甲烷的红外特征谱。

无人驾驶升级：夜间行驶穿透迷雾，毫米级识别行人与障碍物。

  柳畅教授团队与CIF的跨界合作，诠释了“产学研用”深度融合的澎湃力量！这项从中国实验室走出的原创技术，正引领红外感知迈向“高灵敏、高集成、高温度”的新纪元！

  致敬每一位在微纳世界里精耕细作的科学家！
  致敬助力大国重器诞生的中国科技企业！