北京理工大学实现了光导型向平面光伏型量子点红外成像芯片的变革

  材料，通过倒装键合工艺实现与硅基读出电路互联，其价格高昂、工艺复杂，严重制约了成像规模和分辨率的提升。胶体量子点材料能够最终靠溶液法大规模低成本合成，并且无需铟柱沉积及键合绑定实现与读出电路的直接相比，光伏型探测器在内建电场的作用下能够明显降低器件噪声，提高探测灵敏度。然而，不可控、不均匀的掺杂方法使得目前量子点红外焦平面阵列仍主要以光导型模式工作。

  近日，北京理工大学光电学院郝群教授、唐鑫教授团队创新提出了一种可控的电场激活原位掺杂方法，并研究了不同离子对掺杂浓度的作用机制，实现了光导型向平面光伏型量子点红外成像芯片的变革。通过改变电场极性和激活时间，掺杂极性空间可调，完成的像素规模为640×512、截止波段为2.5微米的短波红外成像芯片实现了具有平面p-n结的光伏型工作模式，与光导型工作模式相比，平面光伏型器件比探测率提高了一个数量级。

  电场激活原位掺杂的平面光伏型胶体量子点红外成像芯片的工作原理如图1所示。通过离子溶液处理和恒定电场激活，器件的工作模式由光导型变成了光伏型。场效应晶体管（FET）测试可知，通过简单地改变电场激活时间和电场极性，量子点的掺杂极性能够获得很好的调控。正向电场激发n型掺杂，反向电场激发p型掺杂，使得器件恰好工作在反向偏压区间。通过电场激活原位掺杂过程，器件的电流-电压曲线表现了明显的整流特性，并且在零偏压下表现出了显著的光电流，证明了器件内部形成了强烈的内建电场。

  图1.电场激活原位掺杂平面光伏型胶体量子点红外成像芯片工作原理：（a）工作原理示意图。（b）碲化汞胶体量子点吸收光谱。（c、d）FET测量过程示意图。（e）碲化汞胶体量子点的高分辨率透射电子显微镜图像和薄膜的FET曲线。（f）正向电场和（g）反向电场激活下碲化汞胶体量子点薄膜的FET曲线。（h）电场激活原位掺杂过程后的器件电流-电压曲线。 团队研究了不同离子对掺杂浓度的作用机制，如图2所示。研究之后发现，器件经过CdCl2溶液处理后与经过CuCl2、H2O、NaCl和FeCl3溶液处理相比表现出了最优的整流特性，其整流比是其他溶液处理后的十倍。

  随着电场激活时间的增加，器件在零偏压下的光电流逐渐增加达到峰值后降低。器件经过CdCl2溶液处理后的零偏压下的光电流是其他溶液处理后的四倍。此外，器件经过CdCl2溶液处理后零偏压下的光电流达到峰值所需要的电场激活时间最短。

  因此，器件经过CdCl2溶液处理，电场激活15分钟，器件具有最强的内建电场。与未进行电场激活掺杂的光导型器件相比，电场激活原位掺杂平面光伏型器件比探测率提高了一个数量级，超过1011Jones。此外，器件的响应速度从未电场激活掺杂的25毫秒提升到了184微秒。

  图2.电场激活原位掺杂平面光伏型胶体量子点单点探测器：（a）性能表征过程示意图。（b）电场激活原位掺杂平面光伏型器件在背景和不同红外功率下的电流-电压曲线。（c）器件经过不同溶液处理后的整流比-电压曲线。（d）器件经过不同溶液处理后的零偏压下的光电流-电场激活时间曲线。（e）器件经过电场激活原位掺杂前后的比探测率-电压曲线。（f）器件经过电场激活原位掺杂前后的响应速度。（g）器件光谱响应测量示意图。（h）器件的光谱响应曲线。

  具有横向p-n结的胶体量子点红外探测器成功地与CMOS ROIC单片集成，实现了像素规模为640×512、像元间距为15微米的平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片的制备，如图3所示。薄膜的均方根（RMS）粗糙度仅为5纳米，证明了量子点薄膜沉积的均匀性。截止波长为2.5微米的平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片具备优秀能力的性能，与光导型成像芯片相比，死像元和过热像元数显著减少，器件噪声减少了一个数量级。

  图3.平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片：（a）红外成像芯片电极的光学显微图像。平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片的（b）原子力显微镜图像和（c）直方图。（d）平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片的响应度直方图。电场激活原位掺杂前后的成像芯片的（e、f）过热像元和死像元及（g）噪声直方图。平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片的（h）比探测率直方图和（i）平均比探测率-电场激活时间曲线。 最后，团队还展示了平面光伏型胶体量子点成像芯片的高质量短波红外成像效果，如图4所示。如在可见光下难以观察到的硅片、化学成分等，通过短波红外成像芯片得以清晰展示，证明了其在半导体检测、食品检测、化学分析等方面的应用，展示了广泛的应用潜力。

  图4.短波红外成像：（a）成像过程示意图。（b）曼妥思糖盒和糖盒前面的硅片、（c）表面有 “BITQTL”字样的苹果和丁腈手套内的苹果、（d）盐、盐和糖的混合物及糖的可见光和短波红外成像图。

  综上所述，北京理工大学研究团队开发了一种可控的电场激活原位掺杂方法，研究了不同离子对掺杂浓度的作用机制，在光导型胶体量子点红外探测器内构建了横向p-n结，实现了相比于未电场激活掺杂前性能明显提高的平面光伏型胶体量子点短波红外成像芯片制备，展示了在半导体检测、食品检测、化学分析等方面的应用潜力。该工作得到了中芯热成在焦平面探测器制备和焦平面成像系统测试方面的大力支持。

  中山研究院“付秀华精密光学薄膜实验室”签约仪式在中山联合光电科技股份有限公司正式举行。联合光电副董事长、总经理邱盛平与长春

  中山研究院 /

  签署了AI和无人驾驶方面的深度产学研合作协议，将共建联合创新实验室，双方一同探索该领域的前沿技术和应用实践。

  签署合作协议，将共建联合创新实验室 /

  王涌天教授、黄玲玲教授团队联合张军院士、边丽蘅教授团队，采用单片超构表面与元注意力网络

  技术研究 /

  ，校园管理逐步向科技化、精细化、人性化、高互动转变，从管理慢慢地发展成师生共同治理。为应对校园管理领域的新变化，探索适应新时代的校园管理模式，上海

  打造“校园 12345 服务平台” /

  探测器研究方面取得突破性的进展，相关论文于2023年1月发表于光学顶刊Light：Science & Applications，获得封面论文。近日该论文入选ESI高被引。

  探测器研究方面取得突破性进展 /

  无锡科学技术创新研究院在江苏无锡高新区正式启用。会上举行了产学研合作项目签约仪式，无锡广电计量与香港

  热重分析仪主要是用于测量材料在不一样的温度下的质量变化，以研究材料的热性能和热分解行为的热分析仪器，大范围的应用于材料科学、化学工程等领域。本次长沙

  采购南京大展热重分析仪 /

  9月25日，中国高等教育学会公布2022年度“校企合作双百计划”典型案例名单，迪文科技与

  合作的“校企协同培养新时代卓越工程师人才的改革与实践”案例在全国众多案例评选中脱颖而出，被成功评定

  校企项目被评定为中国高等教育学会“校企合作 双百计划”典型案例 /

  ”）联合中软国际有限公司（简称“中软国际”）、深圳开鸿数字产业发展有限公司（简称“深开鸿”）

  、中软国际、深开鸿校企联合 “开源鸿蒙英才班”正式开班 /

  的工作原理如图1所示。通过离子溶液处理和恒定电场激活，器件的工作模式由光导型变成了光伏型。

  的工作原理 /

  、地方政府领导、高校及院系领导，有名的公司代表和高校师生代表1000余人参加了本次大会。迪文科技与

  校企合作项目签约 /

  测绘学院院长袁占良、副院长何荣、地理信息科学系主任景海涛、测绘中心实验室

  测绘学院签订战略合作协议 /

  副校长姜澜以及迪文科技总经理助理高昂等一行出席会议。此次评审会选出课堂教学类一等奖3人、二等奖5人、三等奖12

  第八届“迪文优秀教师奖”评审会顺利召开 /

  鸿蒙开发接口媒体：【@ohos.multimedia.image (图片处理)】

  有关PL端利用AXI总线控制PS端DDR进行读写（从机wready信号一直不拉高）

  全志H616（BIGTREETECH CB1）和 博通BCM2711（树莓派4B）CPU对比测试