隨著智能可穿戴設(shè)備向輕量化、柔性化和多功能集成化方向發(fā)展，纖維狀光電探測器因其獨(dú)特的全方位光檢測能力、優(yōu)異的機(jī)械柔性、出色的可編織特性以及顯著的系統(tǒng)集成潛力，在實(shí)時(shí)健康監(jiān)測、光通信和仿生電子傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。近二十年來，纖維狀光電探測器經(jīng)歷了革命性的技術(shù)演進(jìn)，已從基礎(chǔ)研究階段逐步發(fā)展為具有廣闊應(yīng)用前景的可穿戴功能系統(tǒng)。自2004年首例熱拉制光電纖維報(bào)道以來，通過材料工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新，該技術(shù)正朝著前所未有的發(fā)展方向快速推進(jìn)。然而，當(dāng)前該領(lǐng)域仍存在若干關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)瓶頸亟待突破：首先，如何在不同環(huán)境條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)器件的高光電性能與機(jī)械穩(wěn)定性仍需深入研究；其次，現(xiàn)有制造工藝的普適性和可擴(kuò)展性有待進(jìn)一步提升；此外，器件與大面積紡織基底的系統(tǒng)集成技術(shù)也面臨重大挑戰(zhàn)。解決這些關(guān)鍵問題，對于推動(dòng)纖維狀光電探測器從實(shí)驗(yàn)室研究走向?qū)嶋H應(yīng)用具有決定性意義。

圖1.?纖維狀光電探測器的發(fā)展時(shí)間軸

中國科學(xué)院蘇州納米所張其沖研究員團(tuán)隊(duì)長期致力于基于光電功能纖維器件的半導(dǎo)體材料的可控制備、電荷高效輸運(yùn)與界面穩(wěn)定機(jī)制的探索及可穿戴前沿應(yīng)用的驗(yàn)證。近年來，在纖維狀光電探測材料與器件方面開展了一系列代表性工作：（1）開發(fā)出無機(jī)半導(dǎo)體纖維柔性化新技術(shù)，制備了高質(zhì)量的半導(dǎo)體纖維新材料,實(shí)現(xiàn)了纖維狀光電探測器的高靈敏度 (Nature?2024,626,72)；（2）利用多尺度界面設(shè)計(jì)新策略，實(shí)現(xiàn)了纖維狀光電探測器的高穩(wěn)定性 (ACS Nano?2023,17,20087;?Nano Lett. 2023,23,11297;Adv. Mater.?2024,36,2313772)；（3）研制出光電協(xié)同的仿生突觸視覺記憶新器件，實(shí)現(xiàn)了纖維狀光電探測器的多功能性 (Proc. Natl. Acad. Sci. 2024,121,e2407971121;Matter?2023,6,925)。

圖2.?纖維狀光電探測器的整體設(shè)計(jì)框架

近期，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了纖維狀光電探測器綜述，旨在全面概述這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展，從基本設(shè)計(jì)原則到其實(shí)際應(yīng)用。該綜述討論了纖維狀光電探測器的基本工作機(jī)制和性能指標(biāo)，并深入分析了關(guān)鍵設(shè)計(jì)策略，包括材料選擇、器件架構(gòu)和制造技術(shù)，隨后介紹了纖維狀光電探測器在紫外、可見、紅外和多波段光譜檢測范圍內(nèi)的最新進(jìn)展。此外，還探討了它們在可穿戴電子產(chǎn)品中的新興應(yīng)用，如健康監(jiān)測、光通信、成像傳感和仿生感知。最后，概述了開發(fā)高性能纖維狀光電探測器的當(dāng)前挑戰(zhàn)和未來方向，并提供了對潛在解決方案和進(jìn)一步創(chuàng)新機(jī)會(huì)的見解。本綜述通過解構(gòu)纖維狀光電探測器的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，不僅為領(lǐng)域建立系統(tǒng)的認(rèn)知框架，更旨在激發(fā)跨學(xué)科研究者對下一代可穿戴光電系統(tǒng)的顛覆性創(chuàng)新思考。

圖3.?纖維狀光電探測器的挑戰(zhàn)與展望

該綜述文章以 Fiber-Shaped Photodetectors: Fundamentals,Advances,and?Perspectives為題發(fā)表在國際期刊Advanced?Materials上。中國科學(xué)院蘇州納米所博士研究生周健賢和韓力杰為論文共同第一作者，張其沖研究員為論文通訊作者，該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國科學(xué)院“率先行動(dòng)”引才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。