近日,中科院半导体所半导体超晶格国家重点实验室沈国震研究员的研究团队,与香港科技大学范智勇教授的课题组合作,在柔性紫外成像的研究中取得新进展。

作为对紫外光的重要应用之一,紫外成像技术在犯罪侦查、漏油探测、火灾监控以及高压线路检测等领域有着广泛的应用。然而传统的紫外图像传感器一般都是基于硅基等刚性衬底,这就决定了其本身无法弯曲、体积较大不易携带,无法满足现代多元社会对其在多个领域,如柔性电子领域的应用需求。与硅基器件相比,柔性紫外图像传感器具有体积小、可弯曲甚至折叠等特点,因而可以和传统的硅基器件形成互补,满足现代社会多元化的需求。

在此背景下,该团队中的博士生李禄东和娄正助理研究员采用在单晶Zn2SnO4纳米线表面修饰ZnO量子点的方法,成功的研制出一种同时具备高光电导增益、低暗电流和快响应速度等特点的柔性紫外图像传感器。该器件制作在柔性PET薄膜衬底上,具有优异的可弯曲性和机械稳定性。由于Zn2SnO4纳米线和ZnO量子点之间形成了II型异质结,使得其光电导增益高达1.1 × 107,比探测率为9.0 × 1017 Jones,响应时间仅为47 ms。此外他们还进行了理论模拟,结果与实验数据相吻合。在弯曲条件下,所研制的柔性紫外图像传感器能够有效的对紫外图像进行感应并重现,证明了其在高性能柔性紫外成像方面的潜在应用。该项工作为获得高性能柔性紫外图像传感器提供了一个新的设计思路和可行性工艺。经过进一步的研究和改进,有望实现更高的像素集成度并为高性能柔性紫外成像在实际生产和生活中的应用带来可能。

该项工作得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目、北京市自然科学基金等项目的支持。相关成果近期发表美国化学会期刊ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.7b00749)上。

全文链接如下:http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.7b00749.