Nat. Commun.南昌大学姚凯 教授与复旦褚君浩院士：无需移除红外截止滤光片金属梯度钙钛矿单晶探测器日夜成像

研究背景

日夜成像技术具有从可见光到近红外波段的宽波长敏感范围，为操作者提供了在白天提供真彩色可见光图像或在夜间呈现黑白红外图像的选择。安全监控、机器视觉和自动驾驶等日夜成像应用的需求日益增长。传统的硅图像传感器带有片上拜耳滤镜，具有红外（IR）敏感性，这导致可见信号被IR成分稀释，并且色彩分辨率降低。因此，主流解决方案是通过结合一个可机械伸缩的红外截止滤光片移除器（ICR）来实现。尽管这种方法使得相机系统成功商业化，但对ICR设备的重量和机械可靠性的担忧极大地限制了它们长期使用的应用。因此，实现一个无需机械ICR的坚固日夜成像器对于轻量级和高鲁棒性系统（如无人机或车载摄像头）来说是非常理想的。光学算法已报道了ICR的移除，但会在空间分辨率和色彩分辨率之间进行权衡。此外，基于硅光电探测器的传统图像传感器的动态范围为60至80分贝，而汽车级图像传感器至少需要140分贝用于高质量成像应用。

    为了应对这些挑战，具有对可见光和红外光谱选择性响应的多光谱光电探测器脱颖而出。最近已报道通过集成单个光电探测器来实现多光谱检测，这需要精心设计的设备架构来访问不同材料。作为多源方法的补充，通过使用有机材料、量子点和二维材料构建垂直堆叠配置，已展示了多波段或多模式光电探测器。作为传统半导体的替代品，金属卤化物钙钛矿在过去几十年中已被广泛探索用于各种应用，包括光电探测器、激光器、发光二极管和光伏电池。钙钛矿单晶是成像应用的理想候选者，因为它们具有高消光系数、可调直接带隙和出色的操作稳定性的独特属性。然而，实施一个无需ICR的钙钛矿单晶光电探测器用于日夜成像仍然面临两大技术障碍。我们首先需要准备一个窄带隙（≤1.2电子伏特）的高质量钙钛矿单晶，然后在此基础上实现不同的光谱响应。尽管钙钛矿材料的出色溶液加工性允许获得具有可调光谱响应的组成梯度，但大多数依赖卤素梯度（Cl、Br和I）的带隙梯度钙钛矿组合在可见光区域的带隙可调性有限。关于简易制备具有梯度带隙的窄带隙钙钛矿单晶的研究仍然缺乏。

成果简介

日夜成像技术，能够获取全彩和红外图像，在安全监控和自动驾驶方面有着巨大的市场需求。目前的主流解决方案依赖于宽光谱硅光电探测器结合红外截止滤光片的移除，这增加了复杂性和故障率。在这里，南昌大学姚凯教授与复旦大学褚君浩院士合作报道，通过使用基于铅锡合金单晶的钙钛矿光电探测器来应对上述挑战，该探测器具有垂直带隙梯度结构，在不同偏压下呈现可变光谱响应，并将红外探测范围扩展到接近1100 nm。利用铅锡梯度在迁移率和内建电场中的优势，钙钛矿光电探测器显示出177分贝的大线性动态范围。此外，其光电特性具有超过一年的长期运行稳定性。我们进一步开发了一个无需移除红外截止滤光片的成像模块原型，它在红外干扰下展现出优异的色彩保真度，RGB色差范围从0.48到2.46，并在红外成像中提供超过26位的灰度分辨率。

研究亮点

• 具有垂直带隙梯度的窄带Pb-Sn合金钙钛矿单晶基变光谱响应探测器。

• 偏压切换光谱响应，探测从可见光到近红外区域（接近1100纳米）。

• Pb-Sn合金梯度分布有利于高迁移率和内建电场，使钙钛矿光电探测器实现了-3dB截止频率(46.4 kHz)和LDR(177分贝)。

• 富含Sn表面抑制了配位不足降解中心的形成，提高稳定性。在红外干扰下的色彩再现能力与带有ICR的商业Si探测器相当。

图文导读

• 钙钛矿单晶的设计和制备
  

在钙钛矿组合物中合金化铅（Pb）和锡（Sn）是实现低带隙（1.1-1.4电子伏特）的有效方法，这是纯Pb组合物无法达到的。因此，制备具有带隙梯度的Pb-Sn合金钙钛矿应该可以同时实现具有广泛且可变光谱响应的光探测器（图1a）。请注意，为了生长高质量的单晶，控制元素包括溶质分子、温度和溶剂在最佳的单晶生长区是至关重要的，以最小化缺陷密度。为了避免溶剂蒸发的干扰，我们设计了一个流通式环境室（FEC）系统，该系统使用气体交换来实现氧气扩散并保持晶体生长速率（图1b）。在FEC系统中，氧气扩散的数量高度依赖于外部大气中的氧气浓度，这可以通过调整气源来精确控制。本工作使用了三种不同流量的低（1ppm）、中（10ppm）和高（100ppm）氧气浓度。由于无甲胺（MA）组成的吸引人的稳定性，使用三重阳离子，包含铯（Cs）、甲脒（FA）和GA = 胍（GA），准备了Pb-Sn合金单晶，如我们小组之前的报道31。金属合金单晶的组合物为Cs0.1FA0.87GA0.03Pb1-xSnx(I0.95Br0.05)3（x = 0.2, 0.3, 0.4）在生长溶液中分别被命名为Pb0.8Sn0.2、Pb0.7Sn0.3和Pb0.6Sn0.4。使用感应耦合等离子体光发射光谱法（ICP-OES）来量化最终单晶中Sn的掺入水平，作为生长溶液中供给比例的函数，如图1c和补充表1所示。除了Pb:Sn比例外，晶体中的组合比例（Cs/FA/GA和I/Br）接近于供给溶液中的比例（补充表2），这是根据核磁共振光谱和X射线光电子能谱（XPS）（补充图2和3）的结果得出的。我们进行了X射线衍射（XRD）测量，没有发现相杂质的迹象。XRD峰从13.93°到14.08°的明显偏移（图1d，补充图4和5）与增加Sn离子的掺入导致钙钛矿晶格收缩（Pb2+的119pm > Sn2+的110pm）有关。此外，Pb-Sn合金晶体的吸收光谱显示出与Sn浓度供给比例成比例的红移（图1e）。

图1. Pb-Sn合金单晶的生长过程

尽管溶液中高Sn浓度会增加最终单晶中的Sn比例，但掺入晶体中的Sn浓度远低于生长溶液中的浓度。然后，我们通过调整周围大气的氧气浓度来制备Pb0.7Sn0.3单晶。氧气暴露水平从1ppm增加到100ppm导致XRD图案中衍射角度的不明显偏移（图1d和补充图7），与从ICP-OES结果得出的几乎不变的Sn含量一致（补充图8）。然而，更高的氧气浓度导致高分辨率X射线摇摆曲线的半高全宽（FWHM）显著增加（图1f），表明严重的氧气暴露会导致晶体无序。

• 钙钛矿单晶的组成梯度

   除了整体晶体结构外，通过飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）表征了在不同环境气氛下制备的Pb0.7Sn0.3晶体的垂直组成。在正模式下，记录了从上表面到深内部的蚀刻深度作为函数的阳离子元素分布（补充图9）。如图2a的放大剖面所示，所有晶体的Pb信号在上表面上升高，然后在向内100纳米初始上升后趋于平稳。相比之下，Sn信号呈现相反的趋势，首先迅速下降，然后逐渐稳定。此外，通过周围大气中的氧气浓度可以有效调节顶部表面的Pb-Sn组成的梯度。以Sn离子的深度剖面为例，上表面（最大值）与体相（最小值）的信号强度比从低氧浓度的3.9增加到高氧浓度的10.8。在不同氧浓度暴露下的宽深度范围内的Sn分布的3D图像（图2b）提供了更直观的信息。在Pb-Sn合金钙钛矿晶体生长过程中，更多的氧气渗透促使Sn在上表面富集。相比之下，Pb分布呈现相反的剖面。值得注意的是，Cs和FA离子的均匀分布（图2c）反映了金属变化在上表面维持了钙钛矿结构。此外，掠入射X射线衍射（GIXRD）图案的衍射峰随着入射角的增加明显向小衍射角偏移（补充图10），表明晶格逐渐膨胀。晶格变化进一步支持了在涉及氧气的生长过程中制备的单晶顶部表面附近Sn富集的特征。此外，合金单晶的小吸收肩峰和宽边缘确认了光学带隙的梯度演化（图1e插图和补充图11）。因此，组成变化导致从上表面到内部带隙逐渐增加，这与能级向上移动一致（补充图12）。与上表面不同，底部的Sn富集较不明显（补充图13）应归因于晶体生长方向。我们进一步使用空间分辨的俄歇电子光谱（AES）映射研究了横向的Pb-Sn分布剖面。为理解氧气扩散对Sn富集的影响，我们对不同氧暴露下制备的Pb0.7Sn0.3晶体的顶面进行了XPS测量（概览谱图在补充图15中）。随着氧气浓度的增加，Sn 3d和O 1 s峰的强度同步增强。如图2d所示，将Sn 3d高分辨率光谱去卷积为Sn2+和Sn4+峰。随着大气中氧气浓度的增加，Sn4+与Sn2+物种的相对比例显著增加。相反，Pb:Sn的供给比率对Sn氧化影响不大。

图2 Pb-Sn 合金单晶的垂直成分。

 作为一个热力学驱动力，促进Pb替代的关键是调节Pb-Sn合金结构的形成焓（ΔHf）（图2e）。根据密度泛函理论（DFT）计算，合金结构的正焓（直接通道）表明Pb-Sn合金相的动力学转化不是热驱动的过程（补充图18和补充表3），这解释了组合物中Sn2+离子的低掺杂状态。通过增加氧气浓度逐步用Sn2+替代Pb2+可以通过考虑表面存在大量缺陷来解释。在各种终止于陷阱的表面中，由于碘在溶液中的溶解氧加热下容易被氧化，碘空位占主导地位，如上表面的显著碘缺陷所揭示（补充图19）。因此，我们提出了一种空位介导的策略（图2f），其中氧气在铅替代之前占据碘空位。与直接通道相比，通过O2结合途径的Pb-Sn合金化的计算焓显著降低）。此外，超胞中两个金属原子的位移在热力学上受到负ΔHf的青睐，强调了表面Sn富集的趋势。此外，Bader电荷分析显示，O2在结合通道中获得来自锡的电子（1.15 e），这解释了Sn2+严重氧化为Sn4+的原因。对于基于Sn的钙钛矿，由Sn缺乏环境（Sn空位）促进的自发Sn氧化会在表面引发结构分解。相比之下，我们通过在上表面附近提供Sn富集/I贫乏条件并逐渐转变为体相中的相对温和条件来修改垂直组成分布。对于O2结合结构的计算缺陷形成能显示增加了0.18 eV（补充图21）。因此，从表面到体相区域的迁移难度大大增加，这有效抑制了配位不足缺陷和SnO2复合物的形成。此外，钙钛矿晶格中Sn离子与氧的相互作用阻碍了晶体表面的进一步氧化过，确保了其出色的环境稳定性。

• 可变光谱响应光探测器

    为了实现基于垂直带隙梯度Pb-Sn合金单晶的可变光谱响应光探测器，我们提出了一种具有如图3a所示结构的垂直光电导器件。由于Pb-Sn合金钙钛矿可以扩展吸收范围至近红外波段，长波长的近红外（NIR）光通过氧化铟锡（ITO）透明电极被钙钛矿晶体的顶面吸收。同时，短波长光可以穿透到更深的位置以产生载流子。在小偏压下，由表面附近产生的NIR光载流子无法漂移穿过整个晶体到达对电极（Ga）。相比之下，体相中产生的可见光载流子有机会被Ga电极部分收集。当偏压增加时，具有较长漂移长度的NIR光产生的载流子将对光电流有所贡献。因此，我们可以利用载流子漂移距离随偏压变化来控制光探测器的响应范围。我们测量了不同偏压下器件的外部量子效率（EQE）（图3b）。在-1V的偏压下，探测器在800 nm附近显示出一个响应峰值，截止边缘在880 nm左右，与纯铅基钙钛矿一致。当偏压增加到-3V时，EQE光谱不仅显示出增强的强度，还在940nm附近出现了第二个响应峰，确认了偏压调节的响应范围。此外，第二个响应峰的截止边缘接近1100 nm，与Pb-Sn合金钙钛矿的吸收一致。之后，我们对NIR区域的EQE响应进行了偏压函数的详细分析（补充图23）。峰值强度从约5%（-1V）迅速增加到超过100%（-4.5V）。进一步,使用COMSOL Multiphysics软件对光探测器的简化模型进行了模拟（补充图24和补充表4）。在-1V偏压下，与750nm光照下的EQE相比，器件在940 nm光照下几乎不产生光电流。随着偏压的增加，940nm处的EQE逐渐上升，远高于-1V时的750nm处。结果，940nm与750nm处EQE的比率从-1V下的约0.02增加到-3V下的约0.85，与测量结果一致。

图3 Pb-Sn合金单晶光电探测器的机理

    器件的暗电流在电流-电压曲线中显示出明显的整流特性（图3c），证明了肖特基结的形成。此外，零偏压下的EQE结果表明了肖特基结对电荷动力学的影响（补充图25）。在光照下，器件的整流特性发生反转，显示出负电压开启和正电压关闭的特性。由于最佳的开关比，中等氧气浓度下制备的钙钛矿单晶被用于以下工作中评估器件性能（补充图26）。我们还发现光电流曲线受到光波长的影响。如线性尺度上的电流-电压曲线所示（补充图27），阈值电压取决于照明光，与模拟结果一致（补充图24c）。光照下显著增强的光电流表明器件中存在陷阱诱导的注入机制，如图3d所示。在黑暗中，ITO电极与半导体之间的肖特基势垒阻止了电子从阴极注入到钙钛矿晶体中。光照后，钙钛矿表面的陷阱捕获了光生空穴，从而诱导了能带弯曲和薄肖特基势垒，增加了电子隧穿进入晶体的概率。值得注意的是，梯度结形成的内建电场加速了载流子的分离和传输。

    为了揭示ITO侧陷阱诱导载流子注入，通过驱动级电容剖面（DLCP）测量了Pb-Sn钙钛矿晶体垂直分布中的陷阱浓度。陷阱态的空间分布（图3e）显示，顶部表面（Sn富集侧）的陷阱浓度比底部高三个数量级。作为比较，纯铅基钙钛矿中陷阱态的空间分布在顶部和底部之间没有显著差异（补充图29），与文献中的结果一致。两侧陷阱密度的对比与Sn的氧化和富集一致，这引入了靠近价带最大值附近的缺陷能级（补充图30）。我们使用了空间电荷限制电流技术分析了基于电子和空穴仅器件的迁移率和陷阱密度（补充图31）。得出的空穴迁移率（µh = 23.7 cm2 V−1 s−1）远低于电子（µe = 293 cm2 V−1 s−1）。我们将这种出色的迁移率归因于Pb-Sn合金的内在特性。我们还在正偏压下进行了EQE测量，此时空穴需要穿过整个单晶（补充图32）。由于空穴的迁移率远低于电子，长波长光生载流子更难以收集，因此在负电压下EQE受到抑制。同时，测量的电子和空穴陷阱浓度分别为1.09 × 10^9和1.15 × 10^10 cm−3。我们进一步使用瞬态光电流（TPC）测量来评估载流子传输。衰减结果与二阶指数行为吻合得很好（图3f），其中慢阶归因于陷阱载流子的存在。诚然，陷阱可以改善探测器的响应性能，但部分降低了响应速度。不同偏压下载流子动力学的变化为陷阱诱导载流子注入机制提供了见解。如补充图33所示，长波长载流子仅在表面富锡区域生成，那里氧化的Sn4+导致了严重的非辐射复合，这将阻碍低偏压下电子的收集。相应地，陷阱辅助复合也显著缩短了陷阱空穴的寿命。相比之下，晶体体相区域产生的短波长载流子由于缺陷密度低得多而具有更长的寿命。在高偏压下，表面产生的长波长光生载流子的漂移距离增强，使得电子能够漂移穿过整个晶体到达对电极。

• 钙钛矿光电探测器的性能

   光电探测器的响应度是根据外量子效率（EQE）的结果计算得出的，在-1V偏压下800nm处达到0.23 A/W，而在-3V偏压下940nm处为0.34 A/W（补充图34）。基于响应度和噪声电流（补充图35），我们计算了比探测率（D）以表征弱光条件下的响应性能。如图4a所示，该器件在-1V偏压下800nm处的D为1.3×10^12 Jones，在940nm处的值可以忽略不计。令人鼓舞的是，在-3V偏压下940nm处的D*增加到3.7×10^11 Jones，表明探测器在红外波段也具有很好的探测能力。在成像应用中，光电探测器的线性动态范围（LDR）决定了可记录的场景中从暗到亮的色调范围。图4b展示了在635nm光照下，随着光强度从约3.6×10^-7增加到360 mW/cm^2，Pb-Sn合金钙钛矿器件的光电流呈线性增加，对应于一个较大的LDR为177 dB。此外，在-3V偏压下940nm光照下测量的LDR也大于170 dB（补充图36）。特别是，即使在最大光强度下，光电探测器产生的光电流也没有达到饱和。LDR的改善主要是由于晶体质量高导致内部缺陷密度降低、锡掺杂增加了载流子迁移率以及由锡梯度分布引入的内建电场促进了载流子分离22,47,49。光电探测器的响应速度是从实际应用角度出发的另一个重要参数。在此，我们在两个工作波长下对其进行了测试。在白光照射下，器件的上升和下降时间分别确定为34.7和81.2微秒（图4c）。在940 nm红外光照射下，上升时间保持相当稳定（31.9微秒），而下降时间增加到165 μs（补充图37）。在NIR照射下响应时间较长的原因有两个方面：所有NIR光生载流子都位于晶体顶部表面（陷阱密度较高的区域）并需要穿过整个晶体。此外，我们还描述了探测器的频率响应特性以验证器件的响应速度。如图4d所示，Pb-Sn探测器的-3dB截止频率（f-3dB）为46.4 kHz，与上升时间一致50。考虑到成像应用中对快速速度和大LDR的需求，这一卓越性能可与最先进的钙钛矿单晶光电导探测器相媲美（图4e）。通过减少晶体厚度的制备方法的发展可能会进一步提高器件的响应速度。基于Sn的设备中的氧化诱导降解是其实际应用的一个巨大挑战。我们在空气中评估了未封装的Pb-Sn钙钛矿探测器的操作稳定性（图4f）。开关特性在长期连续操作（12小时）下显示出基本不变的响应。此外，我们进行了更严格的货架稳定性评估，并发现器件中的开关比保持不变（补充图38），一年后保持了98%以上。

图4 Pb-Sn 合金单晶光电探测器的特性表征

•   无需ICR的日夜成像

   最后，展示了一种基于金属合金钙钛矿光电探测器的无ICR成像模块原型。商用日夜相机设置主要由Si光电探测器、拜耳滤光片、ICR和镜头组成（图5a）。如图5b所示，拜耳滤光片由不同像素组成，这些像素可以选择性地透射三种原色，即红、绿、蓝（RGB），但所有像素对IR光高度透明53（补充图39）。因此，日夜相机需要在白天切换IR-CUT滤光片以避免IR干扰下的光图像中出现不需要的色彩失真（图5c）。相比之下，Pb-Sn合金钙钛矿光电探测器通过可变光谱响应实现了无ICR的可能，从而缩小了设备的尺寸。而且，我们的钙钛矿光电探测器可以通过调整偏压在日夜成像模式之间切换，无需易于故障的机械切换设备。为了在拜耳滤光片和钙钛矿光电探测器之间建立光谱区域的匹配，我们选择了低偏压模式（-1V）用于日间的全彩色成像，通过低成本陷波滤光片过滤掉780至900 nm的光。同时，我们使用高偏压模式（-3V）进行夜间的黑白成像，因为第二个响应峰在940nm处与广泛使用的940nm互补光兼容（无红色闪光）。

    接下来，我们使用带有商用单色滤光片的拜耳滤光片来识别在红外干扰下钙钛矿光电探测器的色彩质量，并与商用硅光电探测器进行比较（补充图39）。我们通过用单一单色光（红：650 nm，绿：532 nm，蓝：445 nm）和红外互补光（940 nm）照射光电探测器，示意性地获得了彩色图像（图5d）。不出所料，仅使用硅光电探测器获得的成像结果在所有单色光下都出现了严重的颜色失真。相比之下，钙钛矿光电探测器保持了出色的色彩再现特性，没有明显的失真（图5e,f）。此外，钙钛矿光电探测器的色彩再现能力达到了硅光电探测器与红外截止滤光片组合的水平（补充图40）。值得注意的是，在532 nm光照下蓝色像素的弱响应归因于蓝色滤光片允许部分绿光透过。最后，基于国际标准CIEDE2000公式，我们分析了未经算法优化的成像结果的色差（ΔE）54。ΔE越小，色彩保真度对人眼来说越好。如补充表5所总结，钙钛矿光电探测器的ΔE从红色的0.48增加到蓝色的2.46，这比硅光电探测器的（红色为34.65，蓝色为34.41）要小得多。

   还通过实验研究了Pb-Sn合金钙钛矿探测器在红外成像方面的性能指标，通过成像具有16个灰度级的灰度测试卡（密度范围从0到8）。图5g中的原始数据显示了由钙钛矿光电探测器记录的相应灰度图像。由于显示介质的灰度限制，我们只能区分密度范围从0到6的灰度级。实际上，通过简单的过曝处理，我们可以清楚地区分低光功率下的灰度级（图5h插图）。相应的灰度直方图（图5h）进一步证明，钙钛矿探测器可以提供超过26位的分辨率，光密度值范围从0到8。具有大动态范围的钙钛矿探测器确保我们能够记录从白天到夜晚的广泛亮度信息，这对于夜间光照和隧道入口/出口等应用场景至关重要。

图5. 无需 ICR 的昼夜成像演示

研究结论    

南昌大学与复旦大学研究者们合作，通过开发具有垂直金属梯度的钙钛矿单晶，设计并研究了可变光谱响应的光电探测器。由于载流子漂移距离随偏压的变化，成分梯度化的Pb-Sn合金提供了一种偏压切换的光谱响应，适用于日夜成像。我们通过强调氧扩散的决定性作用来合理化这种成分行为，并说明了氧与锡钙钛矿之间的相互作用。金属合金钙钛矿单晶探测器显示出超过一年的长期稳定性和高响应性能，在-1V偏压下具有出色的D*为1.3×10^12 Jones，大动态范围为177dB，以及高-3dB截止频率为46.4kHz。由钙钛矿光电探测器产生的彩色图像显示出色的色彩再现性能，可与包含硅光电探测器和ICR的商业成像器相媲美。此外，26位灰度分辨率凸显了其广泛的应用潜力。预期金属合金钙钛矿的发展为改变光电子成像技术开辟了一种有效的设计策略。

文献全文链接

Ma, Y., Shan, L., Ying , Y. et al. Day-Night imaging without Infrared Cutfilter removal based on metal-gradient perovskite single crystal photodetector. Nat Commun 15, 7516 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51762-3

课题组介绍

姚凯，南昌大学光伏研究院教授，博士生导师，2016年度“香江学者”计划获得者，南昌大学与美国华盛顿大学联合培养博士，材料物理与化学专业。现于南昌大学光伏研究院独立负责新型光电材料及其器件的应用研究。至今以通讯作者的身份在国际权威刊物Nature Photonics，Joule，Advanced Materials，Advanced Energy Materials，ACS Nano等期刊上发表论文30余篇，被引用总次数3000余次，文章他引次数超过100的共10篇。入选江西省青年井冈学者，江西省培养类“双千计划”和江西省科技创新杰出青年等多个人才培养类项目。

    褚君浩院士，复旦大学材料科学系和上海技术物理研究所教授，在窄禁带半导体、非制冷红外探测、太阳能电池和太赫兹物理、材料及器件等诸多红外科学技术领域做出了开创性的工作。研究结果被美国依里诺依大学编入软件包，被美国空军研究实验室、英国菲力浦研究实验室等30 多个单位作为碲镉汞材料器件的相关理论和实验研究的依据。碲镉汞带间跃迁本征吸收光谱等20 项研究结果作为标准数据和关系式，被写入国际权威科学手册《科学与技术中的数据和函数关系》（Landolt-Brnstein，简称LB）。1997 年起，被特邀为该书“含Hg 化合物部分”修订负责人。研究结果还被大段引入美国《固体光学常数手册》、英国《窄禁带镉基化合物的性质》、荷兰《混晶半导体光学性质》、前苏联《半导体光谱和电子结构》等著作。美国《材料学会通报》、《现代薄膜和表面技术》杂志分别发表专文介绍这些成果。在Nat. Electron.、Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Light Sci. & Appl.、Nano Lett.、ACS Nano.等国际著名刊物发表论文1000余篇，出版中英文专著3部（《窄禁带半导体物理学》（褚君浩著，科学出版社，2005年）、《Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductor》(Junhao Chu & Arden Sher, Springer, 2010)、《Devices Physics of Narrow Gap Semiconductor》(Junhao Chu & Arden Sher, Springer, 2010)）和编著书籍10 部。获得授权发明专利100余项。2004年获得国家重点实验室计划先进个人奖、国家973计划先进个人奖。担任红外物理国家重点实验室主任期间，实验室在1997年和2002年国家评估中两次评为优秀，成为连续四次评为“优秀”的国家重点实验室。2013年获得上海首届科普教育创新奖的“科普杰出人物奖”。2014年被授予第十届“十佳全国优秀科技工作者”称号。2017年获得首届“全国创新争先奖”奖章。2020年获得联合国工业发展组织上海全球科技创新中心突出贡献奖。

来源：能源光电子