近日，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈國震課題組在柔性寬光譜成像的研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在AdvancedFunctionalMaterials上。
寬光譜成像技術(shù)通常能對包含多個波段(如紫外、可見、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外等)的環(huán)境或物體進(jìn)行完整的探測和成像。在復(fù)雜環(huán)境中，由于能夠獲得多個波段的信息，寬光譜成像技術(shù)在目標(biāo)探測和識別方面相比于單波段的成像技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢。因此，這一技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、犯罪偵查、礦物勘探、光學(xué)通訊和全天候監(jiān)控等方面有廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的寬光譜圖像傳感器通常是基于硅基等剛性襯底，存在難以彎曲、耐沖擊能力較差、且不易攜帶等缺點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)無法滿足現(xiàn)在社會多元化的應(yīng)用場景與需求。隨著人們對柔性電子設(shè)備需求的日益增長，多種柔性傳感器件已被陸續(xù)開發(fā)，如柔性溫度傳感器、壓力傳感器以及氣體傳感器等，柔性寬光譜圖像傳感器的開發(fā)對滿足人們多元化的應(yīng)用需求具有重要意義。
在此背景之下，沈國震課題組的博士生李祿東和助理研究員婁正采用兩步氣相沉積法，在寬帶隙的n型Zn2SnO4(~3.6eV)納米線表面修飾了窄帶隙的p型SnS(~1.3eV)量子點(diǎn)，并以柔性的PET塑料薄膜為襯底，研制出一種柔性紫外-可見-近紅外寬光譜圖像傳感器。研究發(fā)現(xiàn)，與純的Zn2SnO4納米線器件相比，SnS量子點(diǎn)修飾的Zn2SnO4納米線器件具有更高的紫外響應(yīng)以及拓寬到近紅外的光譜響應(yīng)范圍，這歸功于Zn2SnO4納米線與SnS量子點(diǎn)之間形成的準(zhǔn)II型異質(zhì)結(jié)以及SnS量子點(diǎn)的窄帶隙。由于該器件制作在柔性的PET薄膜襯底上，Zn2SnO4納米線因其超高的長寬比而具有很好的韌性以及小至微米量級的曲率半徑，因此該器件具有優(yōu)異的可彎曲性和機(jī)械穩(wěn)定性，即使經(jīng)過5000次的彎曲循環(huán)也沒有發(fā)生明顯的性能衰減。在彎曲條件下，所制備的柔性寬光譜圖像傳感器能清晰識別出由紅光和白光構(gòu)成的目標(biāo)圖案，表明其在未來柔性寬光譜成像中的應(yīng)用潛力。該項(xiàng)工作為獲得高性能柔性寬光譜圖像傳感器提供了新的設(shè)計(jì)思路和可行性工藝。
該項(xiàng)工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金等的支持。
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