來自RMIT大學(澳大利亞)的研究人員推出了一種超高效的寬帶光電探測器,這個探測器能夠成像從紫外線到近紅外波段之間的所有波長的光,它比現在市面上的光檢測設備至少薄1000倍。探測器原型器件的基本機構是在晶元上具有單層納米薄膜,而不是三層或多層的薄膜層。這項技術提高了生物醫學成像的性能,特別是在疾病和其它健康問題的早期檢測中。這項研究發表在Advanced Materials ,論文鏈接為:www.doi.org/10.1002/adma.202004247。
探測速度、弱光靈敏度以及它們能夠感知全光譜的程度是光電探測器件的性能和多功能性的傳統標準。雖然改善其中一項往往會減弱另一項,但是研究人員成功地實現了單層薄膜傳感器件,從而不會折衷探測速度,弱光靈敏度和可探測光譜的范圍。事實上,研究人員設計了一種成像速度比人眨眼速度快10,000倍的器件。研究人員使用硫化物設計他們的器件,從而在弱光條件下具有超高的靈敏度。這使得探測器原型器件適合在廣譜條件下進行弱光成像。由于硫化物是一種低成本且天然豐富的材料,因此它對電子學和光電學都有很大的吸引力,研究人員在縮小器件尺寸時成功避免了其電學特性和光學特性的退化。
它也是一種超薄器件,甚至比一納米還薄,這個器件可以減少醫學成像設備的尺寸,提高放射治療等手術中靶向癌細胞的準確性。描述光電探測器文章的主要作者Vaishnavi Krishnamurthi說:“與我們今天擁有笨重的設備相比,縮小這項技術還有助于提供更小的便攜式醫療成像系統,這些系統可以輕松帶到偏遠地區。”
圖1 研究人員已經開發出一個光探測器(原型器件),可以看到全波段的光。RMIT大學供圖。
雖然光檢測可以用于一系列其他的技術,包括從游戲機到光纖通信,以及從醫學成像到運動檢測,但單個光電檢測器目前無法檢測到多種顏色。與其他技術(如它們集成的硅芯片)相比,光電檢測器尺寸很大并且探測速度低于最優化的速度。這個光電探測器可以與現有技術(如CMOS芯片)集成,研究團隊正在研究其工業應用。RMIT大學的Sumeet Walia是這項研究的首席科學家,他說隨著這項技術的進一步發展,很多應用包括安全攝像頭更有效的運動檢測,以及更快、更高效的數據存儲等都將有可能實現。