量子点领结结构实现红外光源重大突破：效率提升百倍，制造工艺大幅简化

    2026年2月，芝加哥大学研究团队在《Nature Photonics》发表重要成果，通过量子点材料与领结型微纳结构的创新结合，开发出一种高效、简易的红外光产生技术，其光电转换效率较传统方案提升约100倍，有望大幅降低红外光源、探测器及相关系统的成本与制造门槛。

    一、研究背景：红外光源的长期技术瓶颈
    红外光在气体传感、热成像、医疗检测、环境监测及芯片级光谱系统中具有关键应用价值。长期以来，高性能红外光源的制备高度依赖分子束外延等超高真空沉积技术，需在严苛环境下逐层生长半导体薄膜，存在设备昂贵、工艺复杂、成本高昂、难以单片集成多波长器件等问题。同时，传统红外发光材料与结构的光电转换效率偏低，制约了红外技术的规模化普及。

    二、技术创新：量子点墨水与领结型等离子体结构
    针对上述痛点，研究团队从材料体系与器件结构两方面实现突破：
    1.可印刷量子点墨水
    团队开发出高质量量子点墨水，可通过溶液加工方式直接“打印”在基底表面，摆脱对超高真空设备的依赖，实现常温、常压下的高效制备。
    2.领结型等离子体共振结构
    器件采用由两个金三角形构成的领结型微纳结构，整体厚度仅60纳米。该结构可将电子与光场局域在纳米级间隙中，利用等离子体共振效应显著增强电子跃迁与辐射复合速率，大幅提升发光效率。
    在电场作用下，电子在结构尖端发生能级跃迁并释放光子，实现电能到红外光的高效转换。

    三、核心性能：光电转换效率提升约100倍
    实验测试表明，该新型红外器件的电力转换效率较此前方案提升约100倍，被认为是目前效率最高的中红外LED之一。器件发光亮度、稳定性与响应速度均达到实用化水平，且初始性能远超预期，为高性能红外光源提供了全新技术路径。

    四、工艺优势：低成本、可集成、易规模化
    与传统分子束外延技术相比，该方案具备显著制造优势：
    工艺简化：无需超高真空与原子层沉积设备，流程大幅缩短；
    成本降低：材料与设备投入显著减少，利于大规模量产；
    多波长集成：可在同一芯片上打印不同波长的量子点器件，实现单芯片多光谱红外探测与成像。

    五、应用前景：推动红外技术普惠化
    研究人员指出，该技术在气体传感、环境监测、工业检测、医疗诊断、消费级热成像等领域具备广阔应用前景。其低成本、高效率、可集成的特点，有望打破现有红外器件的成本与性能限制，推动高端红外技术从专业设备走向更广泛的民用与工业场景。

    芝加哥大学此项研究，以量子点+领结型等离子体结构的创新设计，同时解决了红外光源效率低、工艺难、成本高三大核心难题，是红外光电领域的里程碑式进展。该成果不仅为基础光电子物理研究提供了新范式，也将加速下一代低成本、高性能红外技术与系统的研发与落地。