14:37
Comentarii Adauga Comentariu

_ Puncte cuantice coloidale InSb/InP ecologice pentru fotodetectoare cu infraroșu cu unde scurte rapide și sensibile

_ InSb/InP ecologic puncte cuantice coloidale pentru fotodetectoare cu infraroșu rapid și sensibile cu undă scurtă

Aplicații precum LIDAR, imagistica 3D pentru dispozitive mobile, realitatea auto și augmentată/virtuală sau viziunea de noapte pentru supraveghere, se bazează pe dezvoltarea undelor scurte. fotodetectoare în infraroșu (SWIR). Aceste dispozitive sunt capabile să vadă în regiunea spectrului care este invizibilă pentru ochiul nostru, deoarece operează în fereastra spectrală de 1-2 µm.

Industria senzorilor de lumină SWIR a fost dominată de ani de zile de epitaxiale tehnologie, bazată în principal pe dispozitive fabricate din arseniură de indiu galiu (InGaAs). Cu toate acestea, mai mulți factori, cum ar fi costurile ridicate de producție, fabricabilitatea la scară redusă și incompatibilitatea cu CMOS au limitat tehnologia epitaxială la piețele de nișă și militare.

În contrast, potențialul fotodetectorilor SWIR din puncte cuantice coloidale ( CQD-urile), materialele semiconductoare la scară nanometrică, au atras un interes semnificativ în ultimii ani datorită caracteristicilor lor atractive, cum ar fi costul scăzut și compatibilitatea cu arhitectura CMOS, printre altele.

În timp ce CQD-urile apar ca o tehnologie concurență pentru InGaAs. dispozitive bazate pe dispozitive, este important să se clarifice faptul că fotodetectoarele actuale bazate pe CQD-uri SWIR utilizează componente precum calcogenurile de plumb (Pb) și mercur (Hg). Ambele elemente sunt supuse directivei europene de restricție a substanțelor periculoase (RoHS), care reglementează utilizarea lor în aplicații comerciale pentru consumatori.

Ca urmare a acestui cadru de reglementare, există un îndemn presant pentru dezvoltare. de senzori de lumină SWIR bazați pe CQD-uri ecologice, fără metale grele.

CQD-urile cu antimoniură de indiu (InSb) au un potențial mare de a furniza dispozitive de înaltă performanță și stabilitate. În plus, sunt compatibile cu RoHS și au acces la întreaga gamă SWIR datorită intervalului de bandă redus al InSb în vrac. Cu toate acestea, sinteza sa s-a dovedit a fi dificilă până acum datorită naturii cele mai puternic covalente a InSb și a lipsei precursorilor extrem de reactivi. Mai mult decât atât, studiile anterioare au raportat că CQD-urile InSb sunt instabile la expunerea la aer datorită tendinței puternice a Sb de a se oxida.

Într-un studiu publicat în ACS Nano, cercetătorii de la ICFO Lucheng Peng, Yongjie Wang, Yurong Ren, Zhuoran Wang, condus de prof. ICREA la ICFO, Gerasimos Konstantatos, în colaborare cu Pengfei Cao, de la Centrul Erns Ruska pentru Microscopie și Spectroscopie cu Electroni, descriu o nouă metodă de sinteză a CQD-urilor InSb fără arsenic cu acces la gama SWIR.

Abordarea lor include proiectarea unei structuri de bază InSb/InP a punctelor cuantice sintetizate care sunt utilizate pentru a fabrica un fotodetector SWIR cu răspuns rapid și foarte sensibil.

În În noul studiu, cercetătorii au dezvoltat un nou proces sintetic pentru a produce puncte cuantice InSb cu spectru larg reglabil de înaltă calitate, cu uniformitate de dimensiune, utilizând precursori chimici disponibili comercial, depășind unele dintre obstacolele pe care le-au suferit strategiile anterioare, inclusiv un proces de sinteză dificil și densitate mare a defectelor de suprafață.

În studiul lor, cercetătorii au adoptat „abordarea cu o singură sursă”, folosind un proces continuu de injectare a precursorului, în locul unei opțiuni de injecție la cald. Această strategie a fost cheia pentru obținerea InSb CQD cu o distribuție a dimensiunilor bine controlată și o absorbție distinctă pe o gamă foarte largă de spectru (900 nm până la 1.750 nm).

Prin utilizarea unui interval de temperaturi de reacție care se întinde de la 220 °C până la 250 °C, au reușit să controleze pozițiile punctelor în filmul subțire procesat cu soluție rezultat. „Reglabilitatea spectrală rezultată de la infraroșu apropiat la infraroșu cu unde scurte, adică de la 900 nm la 1.750 nm, este cea mai mare raportată până în prezent pentru InSb CQD”, spun cercetătorii.

Ei au observat probele CQD procesate cu tehnica de microscopie electronică cu transmisie (TEM) și au confirmat că punctele aveau o dimensiune medie de 2,4 nm, 3,0 nm, 3,5 nm, 5,8 nm și 7,0 nm care au permis absorbția lungimi de undă diferite.

Cercetătorii au caracterizat, de asemenea, suprafața CQD-urilor InSb, deoarece se știe că este crucială pentru proprietățile optoelectronice ale materialului CQD. Ei au folosit spectroscopia fotoelectronului cu raze X pentru a investiga stările de oxidare ale Sb care sunt asociate cu legăturile suspendate Sb nepasivate ale suprafeței și au putut confirma formarea de Sb-oxid pe suprafața neprotejată.

Următorul pas în investigația lor a fost de a dezvolta o strategie de pasivare pentru a acoperi CQD-urile InSb obținute, creând o înveliș pentru a proteja QCD-urile de oxidare. Suprafața QCD-urilor InSb a fost tratată cu triclorura de indiu (InCl3). Acest lucru a protejat legăturile suspendate de suprafață ale Sb prin reducerea defectelor și îmbunătățirea, în același timp, stabilitatea coloidală a CQD-urilor în următoarele etape ale procesului de purificare.

Ulterior, cercetătorii au cultivat o fosfură de indiu (InP). ) înveliș de protecție cu grosime subțire peste CQD InSb purificat. Ei au folosit oleat de indiu și fosfinsililamidă ca precursori pentru a genera coaja. Acest lucru a provocat o schimbare semnificativă la roșu pe spectrul de absorbție al CQD-urilor InSb. Structura miez-înveliș InSb/InP a fost confirmată mai târziu de analiza spectrului de fotoluminiscență.

„Structura miez-înveliș InSb/InP înseamnă creșterea unui alt material (în acest caz, InP) pe suprafața materialului curat. (în acest caz, InSb). În comparație cu InSb, InP este un material cu bandgap mai larg care poate pasiva suficient capcanele de suprafață ale InSb care sunt dăunătoare dispozitivelor optoelectronice. De asemenea, elementul Sb este destul de sensibil la oxigen, deci miezul- Structura carcasei poate îmbunătăți în mare măsură stabilitatea aerului materialului”, explică Lucheng Peng, cercetător ICFO și primul autor al studiului.

Fabricarea fotodetectorilor mai rapid și mai sensibili

Odată cu acest prim pas a fost realizat, cercetătorii au trecut la utilizarea CQD-urilor optimizate InSb/InP pentru a fabrica un fotodetector SWIR de mare viteză și temperatură joasă. Dispozitivul senzor de lumină a fost format din mai multe straturi stivuite: o bază de oxid de indiu staniu (ITO), un strat de transfer de electroni (ETL) realizat din dioxid de titan (TiO2), stratul subțire care conține CQD-uri InSb/InP și un strat superior final. realizate din aur.

Au dorit să obțină un fotodetector cu un răspuns rapid în timp pentru a fi utilizat în aplicații care depășesc ratele de cadre video, așa că au folosit TiO2 ca ETL datorită stabilității fotochimice a acestuia.

A fost apoi măsurat răspunsul senzorului de lumină fabricat. După cum scriau autorii, fotodetectorul „demonstrează caracteristici remarcabile, inclusiv o gamă dinamică liniară largă care depășește 128 dB, o eficiență cuantică externă maximă (EQE) de 25% la 1.240 nm (și 12% la 1.420 nm), un timp de răspuns foto rapid de 70 ns. , și o detectivitate specifică de până la 4,4 × 1011 Jones.”

După cum au putut verifica cercetătorii, dispozitivul s-a dovedit a fi foarte rezistent la condițiile atmosferice, fără nicio încapsulare. După două luni de expunere la mediul ambiant, fotodetectorul și-a menținut proprietățile. După 90 de ore, stabilitatea dispozitivului a fost verificată și atunci când funcționa în aer liber și s-a constatat că este extrem de stabil.

„Acesta este cel mai bun fotodetector CQD SWIR, procesat prin soluție, bazat pe InSb. până acum, luând în considerare atât performanța, cât și stabilitatea, cu cifre de merit care pot permite senzori de lumină cu rată de cadre ridicată pentru viziunea artificială, imagistica cu poartă și aplicații de detectare 3D”, spune prof. ICREA la ICFO Gerasimos Konstantatos.

„Prezentul studiu nu numai că arată potențialul enorm al InSb CQD ca material activ fără metale grele pentru a fi utilizat în fotodetectoarele SWIR, dar deschide și ușa pentru dezvoltarea viitoare în InSb coloidal care utilizează substanțe chimice umede. metode de fabricare a dispozitivelor electronice sau optoelectronice de înaltă performanță”, conchide Konstantatos.

Echipa lucrează acum la cum să reducă în continuare curentul de întuneric și să crească eficiența cuantică a fotosenzorilor bazați pe CQD. Pentru a face acest lucru, ei trebuie să se concentreze în principal pe îmbunătățirea mobilității purtătorului în peliculele subțiri care conțin CQD.

Atingerea acestui lucru le va permite să obțină o viteză de răspuns mai rapidă pentru senzorul de lumină, având ca scop: depășește viteza de răspuns de 10 ns, astfel încât tehnologia să poată fi utilizată în i-ToF (indirect-time-of-flight), care este util în LIDAR și imagistica 3D.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Toți ochii sunt ațintiți asupra Istanbulului, în timp ce Turcia merge la voturile locale pentru a testa popularitatea lui Erdogan

_ Forțele de securitate ruse i-au tăiat urechea unuia dintre suspecții de la atacul terorist din Moscova. FOTO/VIDEO cu impact puternic

_ „Am fost îngrozit”: Aproximativ 50% dintre directorii australieni și alți lideri de școli se gândesc să renunțe

_ Femeile și copiii c�știgă! Ohio interzice schimbările de sex pentru minori și protejează sportul feminin după ce Senatul de stat anulează dreptul de veto al guvernatorului RINO, Mike DeWine

_ Actriţa Cameron Diaz, în vârstă de 51 de ani, şi soţul ei au anunţat naşterea celui de-al doilea lor copil

_ Un biciclist a fost lovit mortal de o maşină pe un bulevard

_ Propaganda rusească se intensifică în pragul alegerilor europene. Trei ţări din UE au devenit ţinte ,,permanente” de dezinformare

_ Ciolacu bate cu pumnul în masă: I-a cerut ministrului Muncii ca toți pensionarii să-și primească pensiile înainte de sărbătorile pascale

_ Meteorologul BBC stârnește îngrijorări din partea ascultătorilor de la Radio 4 după ce a urcat o „scări masive și s-a străduit să tragă aer”

_ Arheologii din Panama găsesc mormântul Domnului vechi plin cu comori de aur și victime de sacrificiu, vechi de aproximativ 1.200 de ani

_ Ozzy Osbourne lovește cu acuzații: Kanye West, acuzat de plagiat pentru preluarea unui fragment dintr-un cântec al trupei Black Sabbath

_ Met Gala 2024: răspunsul foarte criptic al Annei Wintour când a fost întrebat despre Taylor Swift a participat la cea mai tare noapte a anului în modă

_ Poliţiştii de imigrări, misiune de îndepărtare sub escortă pentru 16 străini din Bangladesh, Sri Lanka, India şi Pakistan, împotriva cărora au fost emise decizi

_ Dua Lipa se împachetează pe PDA cu noul ei iubit, Callum Turner, în timp ce se bucură de o ieșire amoroasă după ce și-au confirmat dragostea

_ Kim Kardashian își strecoară curbele bomba într-o rochie albă din piele în timp ce participă la ceremonia a zecea a premiului Breakthrough din Los Angeles

_ Kendall Jenner prezintă o expoziție FOARTE obraznică într-o rochie vintage semi-pură Givenchy, cu decupaje în decor, în timp ce sfârâie la Gala Met 2024

_ Met Gala 2024: Pisica Doja poartă un PROSOP! Rapper-ul arată un look tocmai ieșit de la duș în drum spre cea mai mare noapte a modei din New York

_ STEPHEN GLOVER: Este drept că Bisericii îi pasă de solicitanții de azil... dar nu ar trebui să faciliteze convertirile false pentru a-i ajuta să rămână aici

_ JPMorgan Chase plănuiește o extindere masivă a rețelei de sucursale în timp ce băncile mici implodează

_ „Execuția în masă” planificată a gâștelor în orașul Connecticut a fost întreruptă după o revărsare de contribuții pasionate din ambele părți

_ Oare fiul meu mă va supăra pentru că l-am trimis la o școală de stat - și că am plătit pentru pregătirea elegantă a surorii lui?

_ Viitoarele cresc pe măsură ce giganții tehnologiei cresc, yenul scade după ce BOJ refuză să susțină prăbușirea monedei

_ Linda Nolan vorbește în solidaritate cu colegii bolnavi de cancer după ce a rămas traumatizată când și-a bărbierit părul după chimioterapie

_ Regina Mathilde a Belgiei uimește în roșu când o duce pe Marea Ducesă Maria Tereza de Luxemburg într-un tur al unei expoziții

_ Miliardarul german de supermarket care a dispărut făcând drumeții pe Matterhorn și a fost declarat mort, „locuiește cu amanta sa la Moscova”

_ O privire holistică asupra ciclului chimic al Pământului aruncă o lumină asupra modului în care planeta rămâne locuibilă

_ O altă navă lovită de rachetă în Marea Roșie; Fostul comandant NATO avertizează că „riscul maritim” este cel mai mare vreodată

_ Dmitro Kuleba, apel disperat către Europa după atacurile nocturne: 'Investiți în producție, cumpărați arme și interziceți acum exporturile'

_ Kim Jong Un îi dă fiori lui Iohannis: Coreea de Nord a lansat o rachetă balistică, în timp ce președintele e în vizită la Seul

_ Grecia - Numărul incendiilor de vegetaţie, cu 22% mai mare de la începutul anului 2024, faţă de perioada similară a anului trecut


Pag.1
Nr. de articole la aceasta sectiune: 30, afisate in 1 pagina.