Kolloide quantum dot fotodetektorer kan nu se længere end før

Optisk sansning i mellem til lang infrarød (5 mikron [um]) bliver af største betydning på forskellige områder, da det viser sig at være et glimrende værktøj til miljøovervågning, gasføling, termisk billeddannelse samt fødevarekvalitetskontrol eller applikationer inden for medicinalindustrien, for at nævne et par stykker. Mængden af ​​information gemt i dette meget rige spektralvindue åbner nye muligheder for multi eller endda hyperspektral billeddannelse. Selvom der er teknologier, der kan løse disse udfordringer, de er meget komplekse og dyre. Selvom der er et stærkt markedsbehov for at bringe sådanne funktioner til forbrugermarkedet, dette ville kræve en teknologi, der er billig, CMOS -kompatibel og pålægger ikke alvorlige lovgivningsmæssige bekymringer.

PbS Colloidal Quantum Dots (CQD'er) er fremstået som en omkostningskonkurrencedygtig og højtydende fotodetektorteknologi, kompatibel med CMOS -teknologi, som for nylig har vist sig at være vellykket inden for kortbølge-infrarødt område (1-2 um). Imidlertid, indtil nu, der har været en grundlæggende grænse:sådanne kvantepunkter har været afhængige af lysbåndsabsorbering mellem lys (fotoner ophidser bærer på tværs af materialets båndgab), og som følge heraf er der en lavere energigrænse, som denne teknologi kan betjene:båndgabet af materialet.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Nano bogstaver , ICFO -forskere Iñigo Ramiro, Onur Ozdemir, Sotirios Christodoulou, Shuchi Gupta, Mariona Dalmases, Iacopo Torre, ledet af ICREA Prof. hos ICFO Gerasimos Konstantatos, rapporter nu udviklingen af ​​en kolloidal quantum dot fotodetektor, der er i stand til at detektere lys i det lange infrarøde område, fra 5 um - 10 um (mikron), ved hjælp af PbS CQD'er, der, for første gang, er lavet med kviksølvfrit materiale.

I deres eksperiment, forskerne brugte en teknik til elektronisk at dope kvantepunkterne robust og permanent. Denne kraftige dopingmetode gav dem mulighed for at muliggøre et nyt regime for overgange af elektroner:i stedet for at stole på overgange på tværs af materialets båndgab, de fandt en måde at lette overgange mellem højere ophidsede tilstande, kendt som intersubband (eller intraband) overgange. Ved at opnå dette, de var i stand til at ophidse elektroner ved at absorbere fotoner med fotonergier, der er meget lavere end før i midten og langbølget infrarødt område. De demonstrerede også, at den spektrale dækning af sådanne detektorer kan indstilles ved at ændre prikkens størrelse, det er, jo større kvanteprikker, jo mere absorbering i infrarød.

Resultaterne af denne undersøgelse viser en ny og unik materialeplatform, baseret på stærkt dopede PbS CQD'er, der dækker en bred vifte af lys, som kunne løse og løse de udfordringer, som fotodetektorteknologiområdet står over for i dag. Denne nyopdagede egenskab ved lysabsorbering i det lange infrarøde område sammen med en billig og moden CQD-teknologi kan medføre en revolution inden for ekstremt bredbånd samt multispektrale CMOS-kompatible fotodetektorer.