北京大学电子学院的张志勇教授团队与北京交通大学、湘潭大学等多家单位合作，把短波红外探测器的像元尺寸压缩到了亚波长尺度。为了满足遥感、夜视和生物成像等领域对高分辨率和高灵敏度的需求，他们提出了一种基于碳纳米管的异质结栅控光电晶体管（HGFET）。在2026年1月12日，这个名为“Scaling Short-Wave Infrared Detector Pixels to Subwavelength Dimensions”的研究成果在线发表在《Advanced Materials》上。这个新方法在1 μm量级的像元尺寸下，把1300 nm波长下的响应度做到了超过10⁸ A/W，比探测率提升到了约10¹⁵ cm·Hz¹ᐟ²·W⁻¹，响应速度也维持在100 μs。传统的铟镓砷（InGaAs）探测器在缩小到微米甚至亚微米时容易出现暗电流和像素串扰增加的问题，这会严重影响成像质量和信噪比。为了解决这个瓶颈，研究人员利用了碳基材料低温工艺和后端工艺（BEOL）兼容性好的特点，构建了一种结构优势明显的光电解耦器件。通过系统分析像元微缩的物理极限与工程约束，他们发现当像元间距接近入射光波长时光学串扰会显著增强。基于这些研究成果，他们成功实现了兼顾亚波长像元尺寸与超高灵敏短波红外探测性能的目标。 这一突破为新一代高分辨率、低功耗、低成本短波红外焦平面阵列的发展奠定了基础。华中科技大学的张建兵和唐江教授给这个研究提供了量子点材料的支持。国家自然科学基金项目和北京大学微纳加工实验室平台也对这个研究给予了资助。论文的第一作者是高胜美博士研究生，她由北京大学与湘潭大学先进传感与信息技术研究院联合培养。王颖、舒浩文和张志勇三位老师担任了通讯作者。