傳感器裏程碑：石墨烯CMOS技術

傳(chuan) 感器裏程碑：石墨烯CMOS技術

矽基CMOS技術是當今大多數電子產(chan) 品依賴的主要技術。然而，為(wei) 了電子行業(ye) 的進一步發展，新技術必須開發具有能將CMOS與(yu) 其他半導體(ti) 器件集成的能力。歐洲最大的一項研究計劃石墨烯旗艦項目(Graphene Flagship)，即以10億(yi) 歐元的預算將實驗室石墨烯轉向市場，參與(yu) 市場化競爭(zheng) 。

現在，來自巴塞羅那光電科學研究所ICFO的石墨烯旗艦項目研究人員，宣稱已經可以將石墨烯整合到CMOS集成電路中。這項工作在“Nature Photonics”上發表。

該團隊將石墨烯CMOS器件與(yu) 量子點相結合，以形成一個(ge) 陣列的光電探測器，產(chan) 生高分辨率圖像傳(chuan) 感器。當作數碼相機使用時，該設備能夠同時感測紫外光、可見光和紅外光。科學家們(men) 說，這隻是這個(ge) 器件可能應用的一個(ge) 例子，也可能應用在微電子學、傳(chuan) 感器陣列和低功率光子學。

ICFO的ICREA教授Frank Koppens評論說：“這種單片CMOS為(wei) 基礎的圖像傳(chuan) 感器的發展是一個(ge) 裏程碑，因為(wei) 他們(men) 是低成本、具有高分辨率寬帶而且高光譜成像的係統。他補充說：“一般來說，石墨烯CMOS技術將能夠實現大量應用，範圍包括安全、安保、低成本微型智能手機相機、消防係統、被動夜視儀(yi) 和夜間監控攝像頭、汽車傳(chuan) 感器係統、醫療成像應用以及食品和藥品檢驗到環境監測。”

這些結果是由石墨烯旗艦項目合作夥(huo) 伴Graphenea(西班牙石墨烯供應商)和ICFO在石墨烯旗艦項目的光電工程包中進行合作實現的。

通過使用分層和圖案化方法在CMOS晶片上創建混合石墨烯和量子點係統，該項目團隊聲稱通過簡單的方案解決(jue) 了一個(ge) 複雜的問題：首先沉積石墨烯，然後圖案化以定義(yi) 像素形狀，最後添加一層PbS膠體(ti) 量子點。

該係統的光響應基於(yu) 光門效應，其起始於(yu) 量子點層吸收光並將其作為(wei) 光生空穴或電子轉移到石墨烯，由於(yu) 施加在兩(liang) 個(ge) 像素觸點之間的偏置電壓使得它們(men) 循環往複。之後通過石墨烯電導率的變化來感測光信號，由於(yu) 石墨烯的高電荷遷移率，使得此器件具有高靈敏度。

Stijn Goossens研究員評論說：“實現這種石墨烯-量子點CMOS圖像傳(chuan) 感器不需要複雜的材料處理或生長工藝。在室溫和環境條件下，製備簡單且價(jia) 格低廉，這意味著生產(chan) 成本的大幅度降低。更重要的是，由於(yu) 其性能可以輕鬆集成到柔性基板以及CMOS型集成電路上。

這項研究的商業(ye) 用途以及成像和傳(chuan) 感技術的潛能現在正在ICFO的Launchpad孵化器中探索。

科學技術官兼石墨烯旗艦項目管理小組主席Andrea Ferrari教授補充說：“石墨烯與(yu) CMOS技術的融合是未來石墨烯進入消費電子產(chan) 品的基石，這一工作清楚地表明了這種方法的可行性。旗艦項目對石墨烯的係統級整合進行了大量投資，並將隨著技術和創新路線圖的不斷發展繼續增大投入。”

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