“雾中也能看清路”——面向自动驾驶的下一代SWIR红外图像传感器

能够探测短波红外(SWIR)波段的红外传感器,不仅在白天和夜晚都能清晰识别物体,还能在雾霾、烟雾等能见度极低的环境中实现稳定成像,因此被视为自动驾驶、机器人、夜间监控以及医学成像等未来智能技术的重要基础。

然而,目前常用的SWIR传感器多依赖InGaAs等昂贵的半导体材料,制造成本高昂,同时在实现大面积器件和阵列扩展时面临关键技术瓶颈。为突破这一限制,DGIST能源科学与工程系李钟秀教授团队,与韩国科学技术院(KAIST)朴敏哲首席研究员团队及韩国材料科学研究院(金永勋首席研究员)合作,提出了一种新型混合光电传感器结构。

这项研究将具有强光吸收能力的Ag₂Te量子点,与以超快电荷传输性能著称的二维半导体MoS₂相结合,构建出混合红外光电探测器。相关成果已发表在《Advanced Materials》期刊上。通过引入二维半导体,有效弥补了量子点材料在电荷传输方面先天较慢的缺点,从而最大化两类材料各自的优势,为SWIR传感器提供了一条有别于传统InGaAs器件的新路径。

研究团队进一步利用Ag₂Te量子点与MoS₂在光照条件下界面处产生的光掺杂效应,实现了对光信号的显著放大。实验结果表明,该传感器的响应度高达 7.5 × 10⁵ A/W,探测率达到 10⁹ Jones 量级,表现出极高的灵敏度,能够对极其微弱的红外信号进行快速而准确的探测。

在单器件验证的基础上,团队还制备了由 32 × 32 像素组成的红外图像传感器阵列,成功展示了其实时红外图像采集能力。这一成果证明,该混合结构不仅适用于单点探测,也具备向高分辨率成像阵列扩展的可行性。

更重要的是,研究表明该技术可以与现有CMOS半导体工艺兼容,有望以较低成本实现大面积生产,具备作为下一代SWIR相机和红外图像传感器的即刻商业化潜力。

“通过将量子点材料的高光吸收特性与二维半导体的快速电荷传输性能相结合,我们克服了传统红外传感器的根本限制,”李钟秀教授表示,“这一技术有望成为高分辨率红外相机以及新一代智能光电传感器系统开发的关键基础平台。”


分享:


发表评论

登录后才可评论。 去登录