Previous slide
Next slide
銀碲化合量子點紅外光電探測器與成像感測器

銀碲化合量子點紅外光電探測器與成像感測器

重點摘要

  • 隨著無人機、夜視儀和醫療成像的蓬勃發展,紅外線偵測與成像的需求持續增加。其中,銀碲化合量子點由於其調節波長範圍廣、成本低廉的特性,最近受到廣泛的研究與商業界的關注。在本文中,作者綜述了銀碲化合量子點在紅外光電探測器與成像感測器領域的最新研究進展,並探討未來的發展方向。作者對此類器件的工作原理、材料優化和製程技術進行了詳細探討,同時闡明其廣闊的應用前景。相信本文將為光電和感測領域的研發人員提供重要的技術總結與展望。

研究成果

短波紅外線(SWIR)成像對於夜視、食品安全檢測和醫學診斷等應用非常重要。然而,現有的SWIR傳感器常依賴於有毒材料,如砷化銦銻或碲化鎘汞。本篇論文提出了一種基於環保量子點的全新SWIR傳感器技術,這些量子點由銅、銦、硫和鋅製成,無毒且通過可大規模生產的溶液法合成,使高性能且經濟實惠的SWIR成像成為可能。

研究人員證實,通過調整尺寸和組成,可實現1000-1700 nm可調發射範圍的量子點SWIR光電探測器。這些原型傳感器達到出色的性能指標:特定偵測率高達1×10^13 Jones,光學響應度超過0.4 A/W,時間響應快至30 µs 以下,這些指標與現有的砷化銦銻和碲化鎘汞傳感器相當甚至更優,卻避免了其內在的毒性問題。

成像實驗驗證了這些量子點SWIR傳感器能在低光環境下及透過迷霧等遮蔽物拍攝高品質影像。它們還可以通過高光譜成像來檢測食品和生物樣本中的微小特徵和成分變化,展示出在食品安全、生物技術和醫學診斷等領域的令人興奮的應用前景。此革命性技術為廣泛應用變革性的SWIR成像技術提供了一條安全且可擴展的途徑。

原文連結

採用光學傳遞矩陣法(TMM)模擬不同AgBiS2奈米晶體層厚度器件的吸收率。器件結構為玻璃基板/氧化銦錫透明導電層(100奈米)/氧化錫(20奈米)/AgBiS2(可變厚度)/銀碲化物(85奈米)/金層(100奈米)。內量子效率假設為100%。因此,此外量子效率表示AgBiS2和銀碲化物兩層的總吸收率。峰值漂移可歸因於Fabry-Perot cavity效應

圖9. 採用光學傳遞矩陣法(TMM)模擬不同AgBiS2奈米晶體層厚度器件的吸收率。器件結構為玻璃基板/氧化銦錫透明導電層(100奈米)/氧化錫(20奈米)/AgBiS2(可變厚度)/銀碲化物(85奈米)/金層(100奈米)。內量子效率假設為100%。因此,此外量子效率表示AgBiS2和銀碲化物兩層的總吸收率。峰值漂移可歸因於Fabry-Perot cavity效應

圖16. 没有和含AgBiS2奈米晶體介面層器件的暗电流拟合。没有AgBiS2奈米晶体介面層的器件顯示出顯著較高的非歐姆洩 current,該洩電current主導了反偏壓區域。

圖16. 没有和含AgBiS2奈米晶體介面層器件的暗电流拟合。没有AgBiS2奈米晶体介面層的器件顯示出顯著較高的非歐姆洩 current,該洩電current主導了反偏壓區域。