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    西班牙光子科学研究所首次制备出高分辨率石墨烯-量子点CMOS成像传感器
    2017-06-01
     

    [据今日科学网站2017529日报道] 过去40年,由于硅和CMOS(互补金属氧化物半导体)技术的发展,微电子取得巨大进步,使得计算、智能手机、紧凑和低成本数字相机,以及我们今天依赖的大多数电子产品成为可能。

    然而,除了微电路和可见光相机外,由于硅以外的半导体与CMOS集成困难,因而平台多样化应用受到阻碍。

    现在,这个障碍可以克服了。西班牙光子科学研究所(ICFO)研究人员首次展示了石墨烯与CMOS集成电路的单片集成,制备出高分辨率成像传感器,它包含成百上千个基于石墨烯和量子点的光电探测器。研究人员将其作为数字相机,同时对紫外光、可见光和红外光高度灵敏。在此之前,现有成像传感器无法实现。通常,石墨烯与CMOS单片集成具有广泛的光电应用,例如,低功率光学数据通信和紧凑、超灵敏感应系统。

    研究成果发表在《自然光子学》杂志,并且作为封面图片突出显示。该工作由西班牙光子科学研究所(ICFO)、西班牙加泰罗尼亚高等研究院(ICREAGraphenea公司合作完成。研究人员将硫化铅胶体量子点沉积在化学气相沉积石墨烯,随后,将该混合系统沉积在具有成像传感器压膜和读出电路的CMOS晶圆上,由此可制作出石墨烯-量子点成像传感器。研究人员认为:“石墨烯-量子点CMOS成像传感器不需要复杂的材料处理或生长工艺就能够实现。在室温和环境条件下制备方法简单、成本低,这意味着生产成本的大幅降低。此外,石墨烯-量子点CMOS成像传感器可轻松集成在柔性衬底和CMOS集成电路。”

    西班牙加泰罗尼亚高等研究院Gerasimos Konstantatos教授认为:“我们将量子点拓展至短红外光谱范围(1100-1900nm),验证并探测黑暗和清澈天空的大气,从而实现被动夜视。该工作表明这种类型的光电晶体管可能制作出高灵敏度、低成本、在室温下运作的红外成像传感器,有希望解决目前渴望廉价技术的巨大红外市场。”

    西班牙加泰罗尼亚高等研究院Frank Koppens教授认为:“单片CMOS-基成像传感器的发展代表了低成本、高分辨率带宽和高光谱成像系统的里程碑。通常,石墨烯-CMOS技术将支持大量应用,例如,安全、低成本口袋和智能相机、消防系统、被动夜视和夜间监控相机、汽车传感器系统、医疗成像应用、食品和药品检验以及环境监测等领域。

    目前,该项目正在ICFOLaunchpad中孵化。团队正在与研究所的技术转让专家合作,将成像和传感技术及其完整专利组合带入市场。(工业和信息化部电子第一研究所   许文琪)

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