二维 (2D) 过渡金属二硫化物 (TMD) 由于其出色的电学和光学特性,已成功开发为新型无处不在的光电子产品。然而,由于难以制造大面积集成电路和实现高光学灵敏度,基于 TMD 的有源矩阵图像传感器具有局限性。
在此,成均馆大学Sunkook Kim,滑铁卢大学Youngki Yoon,哈佛大学Luke P. Lee报道了一种大面积均匀、高灵敏度且坚固的图像传感器矩阵,其有源像素由纳米多孔二硫化钼 (MoS2) 光电晶体管和氧化铟镓锌 (IGZO) 开关晶体管组成。
文章要点
1)通过射频磁控溅射和硫化工艺合成了大面积均匀的 4 英寸晶圆级双层 MoS2 薄膜,并通过嵌段共聚物光刻将其图案化为由 MoS2 表面上的周期性纳米孔阵列组成的纳米多孔结构。
2)纳米多孔双层 MoS2 上的边缘曝光诱导亚间隙态的形成,这促进了光选通效应以获得 5.2 104 A W-1 的异常高的光响应性。
3)通过控制设备传感和切换状态,使用有源矩阵图像传感器成功实现了 4 英寸晶圆级图像映射。这种高性能有源矩阵图像传感器是基于二维材料的集成电路和像素图像传感器应用的最先进技术。
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Heekyeong Park, et al, Wafer-scale nanoporous 2D active pixel image sensor matrix with highly uniformity, high sensitivity, and rapid switching, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210715
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202210715