Графен и квантовые точки приводят в движение интегрированную CMOS камеру, которая может видеть невидимое

Однако диверсификации этой платформы в приложениях, отличных от микросхем и камер видимого света, препятствует сложность комбинирования полупроводников, отличных от кремния, с КМОП.Это препятствие теперь преодолено. Исследователи ICFO впервые продемонстрировали монолитную интеграцию КМОП-интегральной схемы с графеном, в результате чего был получен датчик изображения с высоким разрешением, состоящий из сотен тысяч фотодетекторов на основе графена и квантовых точек (КТ). Они использовали его как цифровую камеру, которая одновременно очень чувствительна к ультрафиолетовому, видимому и инфракрасному свету.

Это никогда не было достигнуто ранее с существующими датчиками изображения. В целом, эта демонстрация монолитной интеграции графена с КМОП позволяет использовать широкий спектр оптоэлектронных приложений, таких как оптическая передача данных с низким энергопотреблением и компактные и сверхчувствительные сенсорные системы.Исследование было опубликовано в Nature Photonics и выделено на обложке.

Работа была выполнена исследователями ICFO Стейн Гуссенс, Габриэле Навицкайте, Карлес Монастерио, Шучи Гупта, Хуан Хосе Пикерас, Рауль Перес, Грегори Бервелл, Иван Ниткицкий, Таня Ласанта, Тереза ​​Галан, Эрик Пума под руководством профессоров ICREA Франка Коппенса и Герасимос Констанатос в сотрудничестве с компанией Graphenea. Датчик изображения графен-КТ был изготовлен путем взятия коллоидных квантовых точек PbS, нанесения их на графен CVD и последующего нанесения этой гибридной системы на пластину CMOS с матрицами датчика изображения и схемой считывания.

Как комментирует Стейн Гуссенс: «Для создания этого КМОП-датчика изображения с графеновыми квантовыми точками не потребовалось никаких сложных процессов обработки или выращивания материалов. Его оказалось легко и дешево изготовить при комнатной температуре и в условиях окружающей среды, что означает значительное снижение производственных затрат. Более того, благодаря своим свойствам, его можно легко интегрировать на гибкие подложки, а также в интегральные схемы типа CMOS ».Как комментирует профессор ICREA из ICFO Герасимос Констанатос, эксперт по исследованиям квантовых точек и графена, «мы разработали квантовые точки для расширения до короткого инфракрасного диапазона спектра (1100-1900 нм), до такой степени, что мы смогли продемонстрировать и обнаружить ночное свечение атмосферы на темном и ясном небе, обеспечивающее пассивное ночное видение.

Эта работа показывает, что этот класс фототранзисторов может быть способом создания высокочувствительных, недорогих инфракрасных датчиков изображения, работающих при комнатной температуре и решающих проблему огромных инфракрасных лучей. рынок, который сейчас жаждет дешевых технологий ».«Разработка этого монолитного датчика изображения на основе КМОП представляет собой веху для недорогих широкополосных и гиперспектральных систем формирования изображений с высоким разрешением», — подчеркивает профессор ICFO Франк Коппенс. Он заверяет, что «в целом технология графен-CMOS позволит использовать огромное количество приложений, в том числе безопасность, безопасность, недорогие карманные камеры и камеры для смартфонов, системы управления огнем, пассивные камеры ночного видения и ночного наблюдения, автомобильные сенсорные системы, медицинские приложения для обработки изображений, от инспекции пищевых продуктов и фармацевтики до мониторинга окружающей среды, и это лишь некоторые из них ».Этот проект в настоящее время инкубируется на Launchpad ICFO.

Команда работает с профессионалами института по передаче технологий, чтобы вывести на рынок этот прорыв вместе с полным портфелем патентов на технологии визуализации и зондирования.Ссылка на видео сенсора: https://www.youtube.com/watch?v=szL-ejdpNgU

Портал обо всем