반도체 콜로이드 양자점 (CQD) 은 조정 가능한 방출 및 빛의 검출 모두에 유망한 물질이다. 어제 Laser Focus World 는 LED 및 레이저에서 QCD 사용을 다루었습니다 . 오늘, 우리는 이전에 단파장 IR (SWIR) 영역에서 그러한 검출기를 탐지로 제한했던 밴드 갭 장벽을 뛰어 넘는 QCD 광 검출기에 대해보고합니다. 이러한 유형의 장치는 5 ~ 10 µm의 파장을 감지 할 수 있습니다. IR (MWIR에서 LWIR) 영역.

MWIR과 LWIR환경 모니터링, 가스 감지, 열 화상, 식품 및 제약 품질 관리 등을 포함하는 응용 분야에 중요합니다. 이 매우 풍부한 스펙트럼 창에 숨겨진 정보의 양은 다중 또는 초 분광 이미징에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. 그러나 기존 MWIR 및 LWIR은 일반적으로 복잡하고 비쌉니다. 소비자 시장에 MWIR 및 LWIR 감지 및 이미징을 제공해야하는 강력한 시장 요구가 있습니다. 그러나 이것은 비용이 저렴하고 CMOS와 호환되며 규제 문제를 일으키지 않는 기술이 필요할 것입니다.

납 황화물 (PbS) CQDCMOS 기술과 호환되는 비용 경쟁력이있는 고성능 광 검출기 기술로 부상했으며 단파 적외선 (SWIR; 1 ~ 2 µm)에서 성공을 거두었습니다. 그러나, 지금까지 근본적인 한계가 있었다. 이러한 양자점은 빛의 대역 간 흡수 (재료의 밴드 갭을 가로 질러 광자 여기 캐리어)에 의존하고있다. 결과적으로,이 기술이 재료의 밴드 갭 아래에서 작동 할 수없는 낮은 에너지 제한이 있습니다.

이제 Gerasimos Konstantatos가 이끄는 ICFO 연구소 (스페인 바르셀로나)의 ICFO 연구원들은 처음으로 PbS CQD를 사용하여 LWIR에서 빛을 감지 할 수있는 CQD 광 검출기의 개발을보고했습니다. 수은이없는 재질로 제작되었습니다. 1이 장치는 5 ~ 9 µm 범위에서 80 K에서 10-4 A / W 정도의 응답 성을 나타 냈습니다 .

그들의 실험에서 연구원들은 양자점을 전자적으로 강력하고 영구적으로 도핑했습니다. 이러한 무거운 도핑 접근법은 전자의 전이를위한 새로운 체제를 가능하게했다. 물질의 밴드 갭을 가로 지르는 전이에 의존하는 대신에, 서브 밴드 간 (또는 인트라 밴드) 전이라 불리는 더 높은 여기 상태 사이의 전이를 용이하게하는 방법을 발견했다. 이를 달성함으로써, 그들은 MWIR 및 LWIR에서 이전보다 훨씬 낮은 광자 에너지로 광자를 흡수함으로써 전자를 여기시킬 수 있었다. 또한 도트의 크기를 변경하여 이러한 검출기의 스펙트럼 범위를 조정할 수 있음을 보여주었습니다. CQD가 클수록 IR의 흡수가 더 큽니다.

출처: https://www.icfo.es/newsroom/news/article/4594

참조 : 1. Iñigo Ramiro et al ., Nano Letters (2020); https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04130 .