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  米乐m6官网Info Mat:基于配体调控的低暗电流PbS胶体量子点CMOS红外成像芯片红外探测与成像可以分辨成分和温度等不可见的信息,因此在安防米乐m6官网登录入口、夜视、生物医疗、航空航天和自动驾驶等领域都有广泛的应用。传统红外成像芯片依赖外延和倒装键合等工艺,成本高昂且与硅基制造工艺不兼容米乐m6官网登录入口。PbS胶体量子点(CQD)是一种溶液法制备、能带可调的红外光敏材料米乐m6官网登录入口,与互补金属氧化物半导体(CMOS)读出电路(ROIC)工艺兼容M6米乐,有望打破成本壁垒,拓宽红外市场。

  目前PbS CQD探测器的性能主要受限于暗电流,与传统InGaAs探测器仍有较大差距,尤其是当CQD的尺寸增大,由于(100)晶面暴露导致表面未配位原子和晶面融合产生的缺陷增多,暗电流急剧上升,对成像质量有严重影响M6米乐。因此,如何解决大尺寸CQD的(100)晶面钝化与保护是抑制探测器暗电流的关键问题。

  唐江教授团队针对大尺寸PbS CQD表面钝化的核心问题,引入了一种两端具有给电子能力的配体材料米乐m6官网登录入口,通过对接有卤素离子的PbS CQD进行二次钝化M6米乐,实现薄膜中PbS CQD(100)面的保护和多聚体的抑制M6米乐M6米乐。经过双端配体钝化后的薄膜在Urbach能谱米乐m6官网登录入口、PL光谱、瞬态吸收光谱中均表现出了峰宽窄化和能量损耗的降低,意味着颗粒的均匀性和分散性提高以及缺陷态带尾态的减少。

  基于优化后的PbS CQD薄膜,团队进一步构筑了p-i-n型光电二极管器件,制备工艺可兼容Si CMOS制造技术。通过完整的探测性能表征,器件在10 mV的反向偏压下具有9.6 nA cm−2的暗电流密度,相比于对照器件实现了一个数量级的降低米乐m6官网登录入口。此外,器件在1300 nm具有50.8%的EQE和2.5 × 1012 Jones的D*。

  基于上述高性能器件技术,团队成功制备了30万像素(640 × 512)、像素间距15 μm的PbS CQD-CMOS短波红外成像芯片。通过搭建相机系统并进行红外场景拍照,证实芯片具有明显的红外分辨能力米乐m6官网登录入口。团队也展示了多场景下的红外相机应用,包括物质分辨、红外穿透等功能。

  图1. PbS CQD光电二极管的器件结构和性能米乐m6官网登录入口。(A) 器件结构示意图和SEM横截面图;(B) 器件的能带结构。(C) PbS CQD光电二极管在黑暗环境和1300 nm LED光照下的J-V曲线米乐m6官网登录入口。(D) 结电流密度拟合曲线米乐m6官网登录入口。(E) 漏电流密度拟合曲线. PbS CQD成像仪的性能和应用。

  (A) CQD相机拍摄的ISO 12233斜边法标准测试图。水平和垂直斜边用红色矩形标记,用于MTF测试米乐m6官网登录入口。(B) CQD相机拍摄的ISO 14524相机OECF测试图。(C) 由硅成像仪(左)和CQD成像仪(右)拍摄的TFT显示屏覆盖的“HUST”照片。(D) 用硅成像仪(上)和CQD成像仪(下)拍摄的墨镜照片M6米乐。(E) 用硅成像仪(上)和CQD成像仪(下)拍摄的磁卡照片米乐m6官网登录入口。(F) 硅成像仪(上)和CQD成像仪(下)拍摄的糖和盐的照片。(G) 硅成像仪(上)和CQD成像仪(下)拍摄的大米照片。