成果背景
红外光电探测技术被广泛应用于军事（夜视和导弹跟踪系统）、工业（温场监控、高温预警和无损探伤）、医疗（非接触体温测定、器官温度分布）和环境（大气监测）等领域，其研发与生产水平关系到国家安全、国民经济和环保事业的发展。由于应用广泛、重要性强，红外光电探测器市场巨大。2020 年，全球军、民用红外探测器的市场总额高达 40 亿美元。而随着人类社会向更安全、更智能和更环保的趋势快速发展，新兴技术（如物联网、生物辨识、无人驾驶、机器人制造和智能家居等）对红外光电探测器的需求量剧增，红外探测器市场在未来多年将继续快速增长。
与制冷型半导体红外探测器相比，非制冷型红外探测器无需配备液氮制冷器，具有体积小、重量轻和成本低的特点，占据红外光电探测器 70%的市场份额。非制冷红外光电探测器的核心是基于热释电效应的红外敏感元材料。目前广泛使用的红外敏感元是锆钛酸铅（PZT）系热释电材料，然而，PZT材料的铅氧化物含量高达 70%，且材料必须经过高温烧结制成（烧结温度高达 1200 oC），生产过程中的铅挥发问题无法避免。铅对人体神经、造血、心血管和内分泌等器官和系统均危害巨大，我国工信部、发改委、科技部、环保部和海关总署联合发布的“电器电子产品有害物质限制使用管理办法”[32 号令]中已明确将“铅及其化合物”列为电器电子产品中的有害物质，并对含量进行了严格限制。欧美和日本的众多科研院所和相关企业也都在努力开发无铅热释电材料以取代 PZT。
成果简介
本项目成果适应红外探测技术和电子元器件环保化的趋势，通过设计陶瓷的晶界网络和晶粒“核—壳”结构引入应力调控，达到成分设计和掺杂改性等方法无法达到的热释电性能优化效果，制备兼具高热释电系数（>300 μC m-2 ℃-1）和高退极化温度（＞200℃）的无铅热释电陶瓷，可满足高性能红外探测器对核心敏感元的使用要求。
成果意义
项目成果可被直接用于环保型红外探测器的生产，以取代 PZT 系含铅敏感元及红外探测器，具有广阔的市场前景。项目的实施将大力推动深圳市乃至全国红外光电产业向环保无铅化快速发展，为我市相关企业在竞争激烈的市场中抢占先机打下坚实基础。
负责人简介
张光祖，深圳华中科技大学研究院研究员，深圳华中科技大学研究院光电影像传感实验室主任，教授，博士生导师。美国宾夕法尼亚州立大学博士后，教育部敏感陶瓷工程研究中心副主任，中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专业委员会和中国仪表功能材料学会电子元器件关键材料与技术专业委员会委员，获得教育部“长江学者奖励计划”青年项目。以第一或通讯作者发表SCI论文50余篇，共发表Nature在内的论文100余篇。承担国家自然科学基金、军品配套项目和企业产业化项目等20余项。拥有美国专利1项、国家发明专利11项，获日内瓦国际发明展会银奖2项，2018年获中国物理学会电介质物理专业委员会和中国硅酸盐学会特种陶瓷分会分别颁发的“优秀青年奖”。多项成果被军工单位应用和企业产业化。
