▍本文由論文作者團隊（課題組）投稿

透明導電材料被廣泛應用于平板顯示器、太陽能電池以及新興的柔性透明電子產品等。目前，人們已經開發出了可見光、近紅外和中紅外波段的透明導電材料，但遠紅外波段的透明導電材料尚未研制成功，這限制了遠紅外電磁屏蔽、紅外熱偽裝、光探測、生物傳感等技術領域的發展。

高的遠紅外透明性需要材料在8-12 μm波段內具有極低的光吸收率。高的導電性需要材料具有高的載流子濃度和遷移率。然而，由于載流子在輸運電流的同時不可避免地會引起帶內躍遷吸收，所以高的遠紅外透明性與高的導電性之間存在一定的沖突，這是限制遠紅外透明導電材料發展的經典問題。

近日，哈爾濱工業大學朱嘉琦教授、吉林大學胡超權教授、沈亮教授團隊在遠紅外透明導電材料領域取得了突破性成果。

他們首次提出通過增大光學介電常數實現遠紅外透明導電協同的全新策略，由此發展了以少電子多中心鍵為特征的遠紅外透明導電材料家族。

該成果以“Far-infrared transparent conductors”為題發表在Light: Science & Applications。論文通訊作者為哈爾濱工業大學朱嘉琦教授、吉林大學胡超權教授和沈亮教授。第一作者為吉林大學胡超權教授，第二作者為吉林大學碩士畢業生周子劍。本工作特別感謝國家自然科學基金委重點項目（52032004）的資助。

圖1展示了本論文的研發策略與新材料。

首先，研究團隊發現了一種不同于傳統化學鍵的特殊鍵合——少電子多中心鍵，由這種鍵合組成的材料由于具有強電子位移極化效應而具有極大的光學介電常數（ε???）（圖1a）。

然后，該團隊發現低離化度、低雜化度和低飽和度是少電子多中心鍵形成的必要條件，并據此預測出八面體構型的重金屬硫屬化合物及其固溶體是一類高ε???材料（圖1b）。

通過4個材料體系的驗證實驗，證明了含有淺能級缺陷的高ε???材料確實具有優異的遠紅外透明導電性質，填補了遠紅外透明導電材料的空白（圖1c）。

最后，該團隊利用這些高ε???材料研制出第一種“連續膜”型遠紅外電磁屏蔽器，性能優于傳統屏蔽器（圖1d）。

這種新材料也可以應用于其他技術領域，例如遠紅外光電探測器（圖 1e）。

圖1: 遠紅外透明和導電的材料設計。（a）等離子體吸收邊和光學介電常數之間的正相關性。（b）少電子多中心鍵的三個形成條件，以及研究團隊設計的八面體構型重金屬硫族化物及其固溶體。（c）傳統透明導電材料以及新開發材料的等離子體吸收邊和室溫導電率。（d）“連續膜”型遠紅外電磁屏蔽器。（e）遠紅外光電探測器。

相較于大家熟知的可見光透明導電材料ITO，該團隊研發的遠紅外波段的透明導電材料有望在光電探測器、隱形傳感器等領域發揮作用，填補傳統ITO無法觸及的技術空白。紅外透明與導電難協同這一瓶頸問題的解決將為紅外光電子物理、材料和器件的發展鋪平道路。

| 論文信息 |

Hu, C., Zhou, Z., Zhang, X. et al. Far-infrared transparent conductors. Light Sci Appl 12, 98 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41377-023-01139-w

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