紅外光譜的研究

一、短波紅外有機(jī)光子晶體管

短波紅外（SWIR）傳感器在各種科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中的必要性越來越大，包括生物醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)領(lǐng)域，因此引起了人們的熱切關(guān)注。由于傳統(tǒng)的SWIR傳感器是由無機(jī)材料制成的，具有剛性和脆性的特點(diǎn)，因此在柔性電子時(shí)代，具有離散SWIR吸收的有機(jī)材料是柔性SWIR傳感器所需要的。研究證明了聚三芳胺，聚[N,N′-雙（4-丁基苯基）-N,N′-雙（苯基）聯(lián)苯胺]（PolyTPD）在用三（五氟苯基）硼烷（BCF）摻雜48小時(shí)后，可以吸收幾乎全范圍的SWIR波長（λ=1000-3200nm）。光譜表征顯示，從PolyTPD到BCF的電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了一個新的低能級（間隙）狀態(tài)，導(dǎo)致了BCF摻雜的PolyTPD復(fù)合物的SWIR吸收。以BCF摻雜的PolyTPD薄膜為柵極感應(yīng)層的有機(jī)光晶體管（OPTR）可以檢測到SWIR光，其合理的光輻射率為~538 mA W-1（λ = 1500 nm），~541 mA W-1（λ = 2000 nm）和~222 mA W-1（λ = 3000 nm）。SWIR-OPTR技術(shù)可以為SWIR吸收有機(jī)材料和柔性SWIR傳感器的進(jìn)一步發(fā)展鋪平道路。

根據(jù)摻入時(shí)間進(jìn)行的光譜分析。a. FT-IR光譜，b.拉曼光譜，c. ESR光譜，d-f. XPS光譜（C1s、F1s和N1s）,g-h UPS光譜, i.在120℃下退火30分鐘的BCF摻雜的PolyTPD（P：B）薄膜的HOMO能級和功函數(shù)（WF）的變化。

通過對PolyTPD:BCF薄膜的各種光譜測量，研究了BCF摻入對PolyTPD的原子和分子水平的改變。傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）證實(shí)了BCF在PolyTPD:BCF薄膜中的存在。

二、短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉洋研究員團(tuán)隊(duì)通過天問一號祝融號火星車獲取了短波紅外光譜和導(dǎo)航與地形相機(jī)數(shù)據(jù)，在著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)了巖化的板狀硬殼層，并且，通過分析光譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，這些類似沉積巖的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。推斷這些富含硫酸鹽的硬殼層可能是由地下水涌溢或者毛細(xì)作用蒸發(fā)結(jié)晶出的鹽類礦物膠結(jié)了火星土壤后經(jīng)巖化作用形成。

導(dǎo)航相機(jī)全景圖（A）sol 32、（B）sol 43和（C）sol 45。白色箭頭指示短波紅外光譜觀測目標(biāo)巖石的位置。（D）光譜測量巖石的放大圖像。（E）短波紅外光譜與實(shí)驗(yàn)室光譜的比較。上圖顯示平滑的短波紅外光譜（粗實(shí)線）疊加在原始光譜（細(xì)實(shí)線）（Liu et al., 2022, Science Advances），

研究人員通過MarSCoDe短波紅外光譜儀鎖定明亮色調(diào)的巖石被該光譜儀在321個通道中獲取0.8至2.4微米的輻射度光譜，視場（FOV）為36.5mrads。在轉(zhuǎn)換為反射率后，我們利用幾個明亮色調(diào)的巖石（第32、43-1、43-2和45號）上的光譜確定了一個明顯的水合礦物的光譜類別，這在以前的軌道數(shù)據(jù)中還沒有被確定（圖3）。這些光譜有一個明顯的不對稱的1.93-1.95μm的吸收特征，歸因于結(jié)構(gòu)H2O的組合模式（圖）。在1.45μm處可能存在一個相對較弱的吸收。大多數(shù)光譜顯示在2.22μm附近有一個額外的吸收。光譜峰具有~1.9μm和~2.2μm吸收特征，推斷其為含水硅或含水硫酸鹽。