韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）聯(lián)合韓國科學(xué)技術(shù)院（KIST）及韓國材料科學(xué)研究院的研究人員，開發(fā)出一種基于量子點與二維半導(dǎo)體的近紅外圖像傳感器新技術(shù)。該技術(shù)大幅降低了短波紅外傳感器的制造成本，并實現(xiàn)性能倍增，有望成為高分辨率紅外相機(jī)及智能光學(xué)傳感系統(tǒng)的核心技術(shù)，打造出下一代“慧眼”裝備。研究發(fā)表在最新一期《先進(jìn)材料》上。

傳統(tǒng)上，能夠探測短波紅外波段的傳感器多采用銻化銦等化合物半導(dǎo)體材料，雖性能優(yōu)良但成本極高，且難以在大面積器件上擴(kuò)展。為解決這一難題，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種混合光傳感器架構(gòu)，將具有高吸光特性的Ag2Te量子點與具備快速電荷傳輸能力的MoS2二維半導(dǎo)體相結(jié)合。這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了兩類材料的優(yōu)勢，二維半導(dǎo)體有效彌補(bǔ)了量子點電荷遷移率不足的缺點，從而提升了器件整體性能。

尤為關(guān)鍵的是，團(tuán)隊利用兩種材料在光照下界面處發(fā)生的“光摻雜”效應(yīng)，實現(xiàn)了光電流的顯著放大?；谠撔?yīng)制作的傳感器，表現(xiàn)出高達(dá)7.5×105A/W的響應(yīng)率，探測率約為109喬恩斯，具備極高的靈敏度，能夠快速、準(zhǔn)確地檢測極微弱的紅外信號。

為進(jìn)一步驗證技術(shù)的實用性，研究團(tuán)隊制備了32×32像素的紅外圖像傳感器陣列，并成功實現(xiàn)了真實的紅外圖像采集。這一成果表明，該技術(shù)可與現(xiàn)有CMOS半導(dǎo)體工藝相集成，具備制備低成本、大面積短波紅外相機(jī)與圖像傳感器的潛力，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊表示，此項技術(shù)通過融合量子點的高吸光特性和二維半導(dǎo)體的高速電荷傳輸特性，突破了傳統(tǒng)紅外傳感器的材料與成本限制，并推動短波紅外傳感器在自動駕駛、夜間監(jiān)控、醫(yī)療成像等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。

簡單來說，這項技術(shù)能讓“夜視眼”或“透視眼”變得便宜又普及。過去，能捕捉紅外光的傳感器極其昂貴，只在少數(shù)特殊領(lǐng)域使用?，F(xiàn)在，研究團(tuán)隊就像找到了物美價廉的新配方，用兩種新型納米材料巧妙結(jié)合，不僅性能出色，更重要的是能用生產(chǎn)手機(jī)芯片的成熟工藝來大規(guī)模制造。這意味著，未來這種“慧眼”可以輕松安裝到更多日常設(shè)備中。你的汽車可能在雨霧黑夜中看得一清二楚，智能手機(jī)或許能簡單檢測水果甜度或皮膚健康，而安防、醫(yī)療等領(lǐng)域的成像設(shè)備成本也有望大幅降低。它打開了一扇新的大門，讓看清不可見世界的能力，從實驗室和高價設(shè)備，真正走向普通人的日常生活。