石墨烯 - 量子點 - 基于CMOS的紫外線,可見光和紅外線傳感器。
在過去的40年中,由于采用硅和CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術,微電子已經跨越式發展,使得可能的計算,智能手機,緊湊型和低成本數碼相機以及大多數電子產品依靠今天。
然而,除了微電路和可見光相機之外,該平臺的多樣化已被阻礙了將硅以外的半導體與CMOS組合的困難。
這個障礙現在已經克服了。 ICFO研究人員首次展示了CMOS集成電路與石墨烯的單片集成,產生了由基于石墨烯和量子點(QD)的數十萬光電探測器組成的高分辨率圖像傳感器。它們將其作為數字照相機,同時對紫外線,可見光和紅外線高度敏感。以前從未用現有的成像傳感器實現這一點。通常,石墨烯與CMOS的單片集成的演示可以實現廣泛的光電應用,如低功率光數據通信和緊湊型超敏感傳感系統。
該研究發表在自然光子學中,并在封面圖片上強調。通過采用PbS膠體量子點,將其沉積在CVD石墨烯上并隨后將該混合系統沉積到具有圖像傳感器管芯和讀出電路的CMOS晶片上來制造石墨烯-QD圖像傳感器。正如Stijn Goossens所說:“實現這種石墨烯 - 量子點CMOS圖像傳感器不需要復雜的材料處理或生長工藝,在室溫和環境條件下制造容易且便宜,這意味著生產成本大幅降低。更重要的是,由于其性能,可以輕松集成到柔性基板以及CMOS型集成電路上。
量子點 - 石墨烯研究專家評論說:”我們將量子點設計擴展到光譜的短紅外范圍(1100-1900nm),達到了能夠顯示和檢測這個工作表明,這種類型的光電晶體管可能是尋求高靈敏度,低成本紅外圖像傳感器在室溫下工作的方式,尋找巨大的紅外線市場目前渴望廉價技術。
“該單片CMOS圖像傳感器的發展代表了低成本,高分辨率寬帶和高光譜成像系統的一個里程碑”ICREA Prof. ICFO Frank Koppens亮點。他確信“通常,石墨烯CMOS技術將能夠實現大量的應用,包括安全,安全,低成本口袋和智能手機相機,消防系統,被動夜視和夜間監控攝像機,汽車傳感器系統,醫療成像應用,食品和藥物檢驗對環境監測等等。
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