华体会体育app官网:晶圆级光电探测器讨论得到主要希望

发布时间:2022-04-10 22:41:15 来源:华体会体育app官方下载 作者:hth华体会手机app 分类:光学显示材料

  二维过渡金属碳化物和氮化物MXene被公以为正在电子和光电器件中拥有主要使用潜力。然而,已报道的MXene薄膜的图案化技巧难以两全服从、判袂率及与主流硅工艺的兼容性。比方,电子束光刻法能够达成较高的图案判袂率,但服从较低,不实用于大面积图案化;直接写入、激光蚀刻和喷墨印刷等其他图案化技巧速率较速,却大凡缺乏足够的判袂率。

  中国科学院金属酌量所沈阳原料科学国度酌量核心与国内多家单元科研团队配合,通过计划MXene原料的离心、旋涂、光刻和蚀刻工艺,提出了拥有微米级判袂率的晶圆级MXene薄膜图案化技巧,并修建了1024高像素密度光电探测器阵列。该阵列拥有优异的平均性、高判袂率成像才智、迄今为止最高的MXene光电探测器的探测度。合连酌量收效以Patterning of wafer-scale MXene films for high-performance image sensor arrays为题,正在线公布正在《前辈原料》(Advanced Materials)上。

  科研职员对Ti₃C₂Tx溶液离心工艺和衬底亲水性举办优化后,采用旋涂法造备出4英寸MXene薄膜,并通过优化半导体光刻和干法刻蚀工艺达成了晶圆级MXene薄膜的图案化,精度到达2 μm(图1)。基于此,连接硅(Si)的光电职能,酌量造备了MXene/Si肖特基结光电探测器,达成了高达7.73×10¹⁴ Jones的探测度与6.22×10⁶的明暗电流比,为目前报道的MXene光电探测器的最高职能(图2)。利用碳纳米管晶体管举动选通开合,科研职员造备了1晶体管-1探测器(1T1P)的像素单位(图3),并修建出拥有1024像素的高判袂率光电探测器阵列,为目前最大的MXene成效阵列(图4)。该酌量将鼓动兼容主流半导体工艺的大周围高职能MXene电子学的兴盛。

  图1 Ti₃C₂Tx/Si光电探测器。a、4英寸晶圆的图案化Ti₃C₂Tx薄膜,b、Ti₃C₂Tx薄膜的光镜图像(比例尺:2.5 mm),插图:薄膜的SEM图像(比例尺:10 μm),c、光电探测器机合示企图,d、光电探测器横截面TEM图像(比例尺:10 nm),e、放大的界面TEM图像(比例尺:4 nm),f、光电探测器的光反响特色

  图2 Ti₃C₂Tx/Si光电探测器的光电特色。a、光电探测器能带示企图,b、反响度、探测度随激光功率密度的转变,c、光开合反响,d、光电探测器响适年华,e、MXene光电探测器职能比较

  图3 光电探测器阵列像素单位。a、像素单位的光镜照片(比例尺:50 μm),b、像素单位使命形式真值表,c、像素单位的伏安特色,d、像素单位对限造电压和光照的反响

  图4 光电探测器阵列。a、1024像素阵列的光镜图像(比例尺:3.25 mm),b、探测器阵列电途图,c、测试编造,d、根基架构,e、像素单位的光反响,f、探测器阵列的成像

  该使命由金属所、南京大学、燕山大学、中科院姑苏纳米技艺与纳米仿生酌量所等配合告终。酌量使命取得国度天然科学基金、国度核心研发打算、中科院政策性先导科技专项和沈阳原料科学国度酌量核心等的增援。

  光学镀膜技术