近日，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員沈國(guó)震團(tuán)隊(duì)，與香港科技大學(xué)教授范智勇課題組合作，在柔性紫外成像的研究中取得新進(jìn)展。

作為對(duì)紫外光的重要應(yīng)用之一，紫外成像技術(shù)在犯罪偵查、漏油探測(cè)、火災(zāi)監(jiān)控以及高壓線路檢測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的紫外圖像傳感器一般都是基于硅基等剛性襯底，這就決定了其本身無(wú)法彎曲、體積較大不易攜帶，無(wú)法滿足現(xiàn)代多元社會(huì)對(duì)其在多個(gè)領(lǐng)域，如柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用需求。與硅基器件相比，柔性紫外圖像傳感器具有體積小、可彎曲甚至折疊等特點(diǎn)，因而可以和傳統(tǒng)的硅基器件形成互補(bǔ)，滿足現(xiàn)代社會(huì)多元化的需求。

在此背景下，該團(tuán)隊(duì)中的博士生李祿東和助理研究員婁正采用在單晶Zn₂SnO₄納米線表面修飾ZnO量子點(diǎn)的方法，成功研制出一種同時(shí)具備高光電導(dǎo)增益、低暗電流和快響應(yīng)速度等特點(diǎn)的柔性紫外圖像傳感器。該器件制作在柔性PET薄膜襯底上，具有優(yōu)異的可彎曲性和機(jī)械穩(wěn)定性。由于Zn₂SnO₄納米線和ZnO量子點(diǎn)之間形成了II型異質(zhì)結(jié)，使得其光電導(dǎo)增益高達(dá)1.1 × 10⁷，比探測(cè)率為9.0×10¹⁷ Jones，響應(yīng)時(shí)間僅為47 ms。此外他們還進(jìn)行了理論模擬，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。在彎曲條件下，所研制的柔性紫外圖像傳感器能夠有效地對(duì)紫外圖像進(jìn)行感應(yīng)并重現(xiàn)，證明了其在高性能柔性紫外成像方面的潛在應(yīng)用。該項(xiàng)工作為獲得高性能柔性紫外圖像傳感器提供了一個(gè)新的設(shè)計(jì)思路和可行性工藝。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)更高的像素集成度并為高性能柔性紫外成像在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用帶來(lái)可能。

該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(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)基金等項(xiàng)目的支持。相關(guān)成果近期發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.7b00749）上。

半導(dǎo)體所等在柔性紫外成像研究方面取得進(jìn)展