Home » Blog » Industry Trends/ Developments » Sci. Adv.:利用仿生光電二極體堆疊和鈣鈦礦下轉換在紫外線下的CMOS光譜成像
最近,由伊利諾伊大學香檳分校(University of Illinois Urbana-Champaign)的 Viktor Gruev 和 Shuming Nie 領導的研究團隊發表了一項研究。
像大鳳蝶(Papilio xuthus)這樣的蝴蝶擁有專門的視覺系統,能夠感知比人類更廣泛的色彩和紫外線(UV)光線。它們的眼睛單元稱為小眼,包含具有不同光譜敏感性的光受器,呈分層結構。約三分之一的小眼含有UV螢光色素,可以吸收UV光並發出螢光,被底層的光二極體檢測到,使得蝴蝶能夠區分微小的UV光譜變化。然而,由於矽的快速吸收UV光,矽影像傳感器在UV敏感性方面存在限制。在這裡,我們提出了一種仿生成像感測器,該感測器結合了一層鈣鈦礦納米晶體和垂直堆疊的矽光二極體,以模擬大鳳蝶的UV檢測機制。納米晶體吸收UV光,發出螢光,被光二極體檢測到,而頂部的光二極體直接檢測剩餘的UV光。這使得能夠進行波長解析的UV成像,可應用於醫學診斷等領域。
本文提出了一種新型的仿生成像CMOS感測器,用於UV光譜成像。該感測器獨特地將鈣鈦礦納米晶體與垂直堆疊的矽光二極體結合,實現了對UV特徵的實時、高分辨率、波長解析的區分。這克服了矽探測器在UV敏感性方面的限制。對納米晶體層的優化使得能夠對癌細胞和正常細胞的自螢光譜進行99%的區分。這種光譜生物成像的能力在醫學診斷、工業感測和自動化等領域有著多樣的應用。整體而言,這項工作展示了通過仿生光子設計來增強CMOS成像器對UV檢測的途徑,為光譜成像開啟了新的可能性。
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關鍵字:CMOS, photodiode