ソリューションに基づいた統合分光計のプラットフォーム

2023 年 8 月 1 日

この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされています。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

事実確認済み

査読済みの出版物

信頼できる情報源

校正する

中国科学院による

ポイントオブケア診断、モノのインターネット、その他のラボオンチップアプリケーションでリアルタイムのスペクトル情報を取得するには、ヘテロ統合機能と小型化された機能を備えた分光計が必要です。 ヘテロエピタキシーによって集積された従来の半導体と比較して、溶液処理可能な半導体は、その溶液処理可能性により非常に柔軟な集積プラットフォームを提供するため、マルチマテリアル集積システムにより適している。 しかし、溶液処理可能な半導体は通常、微細加工プロセスと互換性がなく、さまざまなラボオンチップ用途での実用化には程遠いものとなっています。

Light: Science & Applicationsに掲載された新しい論文の中で、工業情報化省マイクロナノ光電子情報システム重点研究室、広東省半導体光電子材料およびインテリジェントフォトニックシステム重点研究室の青海宋教授率いる科学者チームが発表した。 、中国のハルビン工業大学（深セン）は、連続体（共役BIC）フォトニクスにおける束縛状態の共役モードを前例なく関与させることにより、溶液処理可能な半導体を備えた統合分光計を製造するための簡単で普遍的なプラットフォームを提案しました。

具体的には、従来のレーザー研究ではまだ解明されていない共役BICフォトニクスを活用することで、デバイスの性能を確保しながら、超狭帯域の検出能力、検出波長の可変性、およびオンチップ統合能力を備えた広帯域フォトダイオードを実現します。 これらの超狭帯域フォトダイオード アレイに基づく分光計は、高いスペクトル分解能と広い/調整可能なスペクトル帯域幅を示します。

この製造プロセスは、ペロブスカイトや量子ドットなどの溶液処理可能な半導体フォトダイオードと互換性があり、従来の半導体にも拡張できる可能性があります。 分光計からの信号は、大量の計算を必要とせず、待ち時間の影響を受けたり、エラーを許容したりすることなく、入射スペクトルを直接構成します。 一例として、ペロブスカイトフォトダイオードに基づく統合型分光計は、狭帯域/広帯域の光再構成とその場ハイパースペクトルイメージングを実現できます。 報告されたプラットフォームは、複数材料の統合システムを備えた統合分光計の構築に関する洞察を提供します。

「共役BICの探求は、一般的なBICレーザー発振研究と比較すると、型破りなものです。理論的研究を通じて、共役BICは容易に励起および結合できる一方で、高い漏洩と適切なQを経験することが分かりました。フォトニクスは容易に製造でき、その共鳴波長は効果的に調整できるため、共役BICは波長分解光検出用途に非常に適していると予想されます」と研究者らは述べている。

「デバイスの材料やデバイス界面はプロセス中に溶媒や熱によって容易に破壊される可能性があるため、ペロブスカイトフォトダイオードアレイを製造し、それを微細加工プロセスによって共役BICフォトニクスと統合する際の問題を解決することも重要です。また、私たちはそう信じています」私たちが提案したフォトニクスとオプトエレクトロニクスの統合プラットフォームは、ペロブスカイトのような新たな溶液処理可能な半導体の機能と応用を広げる洞察を提供できると科学者らは結論づけています。