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全纳米线柔性红外图像传感集成系统

2020-05-14

红外光电探测器作为一种重要的光电器件,在光通信、图像传感、智能机器人等领域具有广泛的应用。同时其在可穿戴人体健康参数(脉搏、血氧、体温)的实时监测等设备上的应用潜力,也是未来柔性电子领域中重要的发展方向。而低维半导体材料由于其大的比表面积,独特的电子限域作用和可调的光吸收能力,近年来在红外光电探测器研究中引起了广泛的关注,具有很大的应用和发展空间。然而目前基于低维材料的红外光探测器仍然存在光暗电流比小,光灵敏度低,光电流小诸多问题,限制了其实际应用。

基于上述背景,中科院半导体研究所沈国震研究员团队设计开发了一种柔性全纳米线红外传感集成系统。该系统集成了Bi2Se2S纳米线红外光电探测器和Ga-In2O3纳米线晶体管。受外界红外光的刺激时,光电探测器的电导发生变化,进而激发晶体管从高阻态转换为低阻态。所研制的集成系统对红外光表现出出色的灵敏度,相比于传统红外探测器,灵敏度提高了3~4个数量级。同时,系统还可实现紫外与可见光灵敏度的放大。另外,通过扩展器件阵列的像素密度而组装的柔性图像传感阵列,实现了对于外界图像式光线分布的高对比度感知,既能用于图像识别,也能用于人体健康监测。本研究为红外探测器灵敏度的提升以及柔性红外图像传感的应用提供了新的思路。

通过纳米线晶体管的引入显著提高了红外光探测的灵敏度,同时实现了柔性图像传感的高对比度感知

相关研究成果于2020年相关研究成果于2020年2月27日以“An Integrated Flexible All‐Nanowire Infrared Sensing System with Record Photosensitivity”为题发表在Advanced Materials上。中科院半导体所沈国震研究员、娄正副研究员为论文共同通讯作者。

(来源:《半导体学报》微信公众号

 

 



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