激光雷达是一种系统，它使用激光脉冲来计算距离。它类似于声纳使用声波的方式。
光到达地球时具有各种各样的频率。其中有些频率对我们而言是可见的，而有些频率则不是。在这些频率当中，短波红外（SWIR）凭借其独特的特性而格外突出，并且使它对光探测和测距（LIDAR）系统非常有用。
激光雷达是一种使用激光脉冲计算距离的系统，类似于声纳使用声波的方式。
SWIR 波有其独特之处。它们无法穿过人眼的角膜和晶状体而到达视网膜，这种情况是危险的。正因如此，SWIR 具有眼睛安全性，成为激光雷达系统等实际应用的理想选择。
光子科学研究所（ICFO）的研究人员展示了一种新方法，该方法用于合成碲化银（Ag₂Te）胶体量子点。量子点可在激光雷达系统中被用作光探测器，或者用作光电探测器。
新方法解决了传统 SWIR 光电探测器面临的挑战。传统 SWIR 光电探测器在量子点组件中会使用有毒重金属，例如铅或者汞。
碲化银胶体是一种更环保的替代品。之前已经对其用于量子点进行过研究。尽管它具有潜力，但是一些障碍限制了它的广泛使用。
这项新研究对碲化银胶体量子点进行表面工程的优化，以此来应对这些挑战，从而获得最大的效率，并且依然保持环保。
与量子点有关的毒性
量子点是一种小半导体粒子，其直径处于 2 至 10 纳米的范围之内。如果要进行比较的话，人类头发的宽度大约可以让 15000 个量子点彼此相邻排列。
量子点内的电子存在受限情况。这些量子约束效应使得所呈现出独特的电学性质和光学性质。
有毒金属用于其组件，是因为它们具有固有的稳定性以及光电子（光和电）特性，而这些特性使它们成为一个很好的候选者。
有更安全的替代品，像碲化银胶体。然而，它们面临着噪音的问题，反应时间也比较慢，并且光探测范围是有限的。这些因素影响了它们探测明亮光线和昏暗光线的有效性。
表面工程
研究人员通过两个步骤来解决这些挑战。
他们首先对碲化银胶体量子点的合成进行了优化。他们改进了工艺，从而能够去除半导体颗粒上的表面缺陷，而这些缺陷是已知会降低效率的。
第二步是创新的关键所在，其发生在合成之后。研究人员在完成合成这一步骤后，把硝酸银涂抹在了量子点的薄膜上。
掺杂的过程包含使用硝酸银这一操作，通过此操作将杂质引入量子点，进而改变量子点的电子特性。
这些量子点中，硝酸银使量子点由 p 型半导体转变为 n 型半导体。p 型半导体和 n 型半导体中，p 表示材料中的电流由正电荷产生，n 表示材料中的电流由负电荷产生。
p 型量子点存在低性能以及高暗电流的情况，n 型量子点不存在这样的问题。
人眼安全的激光雷达应用
该光电探测器是由碲化银胶体量子点制成的。
光电探测器使暗电流得以显著降低，噪声也随之降低，精度得到了提高。该设备在捕获特定波长的光时，其效率为 30%，这显示出该设备在探测光方面的效率有所提升。
探测器的快速响应时间是 25 纳秒，这使其能够精准地测量距离。并且，探测器能够处理光强度的范围更大。
研究人员利用这些对环境友好的量子点，为 SWIR 激光雷达系统建立了第一个概念验证。该样机能够精确测量 10 米以上的距离，并且误差范围仅为 0.1 米。
这一发现对于这些系统在地图绘制领域的潜在应用来说是令人鼓舞的。
在项目起始阶段，我们并未预想到最终设备性能会出现这般重大的提升。IFCO 的合著者王永杰博士于一份新闻稿中作出此表述。
这项研究的结果发表在《先进材料》杂志上。
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