Construire un capteur d’imagerie de 900 pixels à l’aide d’un matériau atomiquement mince

Construire un capteur d'imagerie de 900 pixels à l'aide d'un matériau atomiquement mince

APS 2D. a, schéma 3D (à gauche) et image optique (à droite) d’un MoS monocouche2 phototransistor intégré à un empilement de grille programmable. Les empilements locaux de grille arrière, comprenant un dépôt de couche atomique développé à 50 nm Al2O3 sur Pt/TiN déposé par pulvérisation cathodique, sont disposés en îlots au-dessus d’un Si/SiO2 substrat. Le MoS monocouche2 utilisé dans cette étude a été cultivé via une technique MOCVD utilisant des précurseurs sans carbone à 900 ° C sur un substrat de saphir épitaxial pour assurer une qualité de film élevée. Après la croissance, le film a été transféré sur le TiN/Pt/Al2O3 îlots de grille arrière et ensuite modelés, gravés et mis en contact pour fabriquer des phototransistors pour la plate-forme APS multipixel. b, Image optique d’un capteur APS 2D de 900 pixels fabriqué dans une architecture crossbar (à gauche) et le schéma de circuit correspondant montrant les lignes de sélection de ligne et de colonne (à droite). Le crédit: Matériaux naturels (2022). DOI : 10.1038/s41563-022-01398-9

Une équipe de chercheurs de la Penn State University a développé un capteur d’imagerie de 900 pixels utilisant un matériau atomiquement mince. Dans leur article publié dans la revue Matériaux naturelsle groupe décrit comment ils ont construit leur nouveau capteur et ses utilisations possibles.

Les capteurs qui réagissent à la lumière sont devenus très courants dans le monde moderne – des lumières qui s’allument lorsque la présence d’un intrus est détectée, par exemple. De tels capteurs sont typiquement constitués d’une grille de pixels, dont chacun est réactif à la lumière. Les performances de ces capteurs sont basées sur des mesures de réactivité et sur les parties de la lumière qu’ils détectent.

La plupart sont conçus avec certaines contraintes bruit-signal. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont noté que la plupart de ces capteurs sont également très inefficaces, utilisant beaucoup plus d’électricité que ce ne devrait être le cas pour de tels dispositifs.

Pour fabriquer un capteur qui serait plus efficace, les chercheurs ont examiné les matériaux utilisés pour fabriquer ceux actuellement utilisés – généralement un semi-conducteur à base d’oxyde métallique complémentaire de silicium sert de squelette. Et c’était l’épine dorsale sur laquelle les chercheurs ont concentré leurs efforts. Pour fabriquer un capteur plus efficace, ils ont remplacé le squelette traditionnel par un squelette en bisulfure de molybdène, un matériau qui, comme le graphène, peut être développé sous la forme d’une feuille d’un atome d’épaisseur.

Dans leur travail, ils l’ont fait croître sur une base de saphir par dépôt en phase vapeur. Ensuite, soulevez le produit fini de la base et posez-le sur une base de dioxyde de silicium qui avait déjà été gravée au fil. Ils ont ensuite terminé leur produit en gravant un câblage supplémentaire sur le dessus.

Le résultat de leur travail était une grille 30×30, où chacun des pixels était son propre appareil, qui était non seulement capable de détecter la lumière, mais pouvait également être drainé à l’aide d’une électrode qui le rendait prêt à l’emploi après que quelque chose a été détecté.

En évaluant les caractéristiques de leur capteur, ils ont trouvé qu’il était beaucoup plus efficace que ceux actuellement utilisés, chaque pixel utilisant moins d’un picojoule. Ils ont également trouvé qu’il était très facile à réinitialiser. Un coup de tension à travers le réseau a fait l’affaire. D’autre part, les chercheurs ont découvert qu’il réagissait beaucoup plus lentement à la lumière que les capteurs actuellement utilisés. Ceci, notent-ils, suggère qu’il pourrait être utilisé comme capteur de lumière polyvalent, mais pas comme appareil dans un appareil photo. Ils suggèrent en outre qu’il pourrait fournir une solution de détection idéale dans une grande variété d’applications IoT.

Plus d’information:
Akhil Dodda et al, Matrice de capteur de pixels actifs basée sur un réseau de phototransistors MoS2 monocouche, Matériaux naturels (2022). DOI : 10.1038/s41563-022-01398-9

© 2022 Réseau Science X

Citation: Construction d’un capteur d’imagerie de 900 pixels à l’aide d’un matériau atomiquement mince (2022, 26 novembre) récupéré le 9 décembre 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-11-pixel-imaging-sensor-atomically-thin.html

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