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石墨烯和量子点引入了一个可以看到隐形的CMOS集成相机

在过去的40年里,微电子技术凭借硅和CMOS(互补金属氧化物半导体)技术实现了跨越式发展,使得计算机,智能手机,小型和低成本数码相机以及大多数电子设备成为可能。依靠今天。

然而,将该平台多样化为微电路和可见光照相机以外的应用已经受到将硅以外的半导体与CMOS组合的困难的阻碍。

石墨烯和量子点引入了一个可以看到隐形的CMOS集成相机

现在已经克服了这个障碍。ICFO研究人员首次展示了CMOS集成电路与石墨烯的单片集成,从而形成了一个高分辨率的图像传感器,由数十万个基于石墨烯和量子点(QD)的光电探测器组成。他们将其作为数码相机操作,同时对紫外线,可见光和红外线高度敏感。以前从未用现有的成像传感器实现这一点。总的来说,这种石墨烯与CMOS单片集成的演示实现了广泛的光电应用,例如低功率光学数据通信和紧凑和超灵敏的传感系统。

该研究发表在Nature Photonics上,并在封面图片上突出显示。这项工作由ICFO研究人员Stijn Goossens,Gabriele Navickaite,Carles Monasterio,Schuchi Gupta,Juan Jose Piqueras,Raul Perez,Gregory Burwell,Ivan Nitkitsky,Tania Lasanta,Teresa Galan,Eric Puma以及ICREA教授Frank Koppens和Gerasimos Konstantatos与Graphenea公司合作。石墨烯-QD图像传感器通过采用PbS胶体量子点,将它们沉积在CVD石墨烯上并随后将该混合系统沉积到具有图像传感器管芯和读出电路的CMOS晶片上来制造。正如Stijn Goossens评论的那样,“实现这种石墨烯 - 量子点CMOS图像传感器不需要复杂的材料加工或生长过程。在室温和环境条件下制造它变得容易和便宜,这意味着生产成本大幅下降。更进一步,由于其特性,它可以很容易地集成在柔性基板和CMOS型集成电路上。“

作为ICRE的ICREA教授,量子点石墨烯研究专家评论说,“我们将QD设计为扩展到光谱的短红外范围(1100-1900nm),达到了我们能够证明和检测的程度。在黑暗和晴朗的天空中,大气的夜晚能够实现被动夜视。这项工作表明,这类光电晶体管可能是在室温下工作的高灵敏度,低成本红外图像传感器的解决方案。市场目前渴望廉价技术。“

“这种单片CMOS图像传感器的开发代表了低成本,高分辨率宽带和高光谱成像系统的里程碑”ICRE的ICFO教授Frank Koppens强调说。他保证,“一般来说,石墨烯-CMOS技术将实现大量应用,包括安全性,安全性,低成本口袋和智能手机相机,火控系统,被动夜视和夜间监控摄像头,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,仅举几例。“

该项目目前正在ICFO的Launchpad中孵化。该团队正在与该研究所的技术转让专业人士合作,将这一突破以及成像和传感技术的全部专利组合推向市场。

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