統合分光計プラットフォームを発表、加工可能な半導体を使用

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統合プラットフォームを提供し、したがって、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クス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）のシステムズは、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のない方法で利用することにより、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容易で汎用的なプラットフォームを提案した。

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、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ず、エラーを許容することなく、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、マルチマテリアル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は波長分解光検出アプリケーションに非常に適していると予想されます。」

「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拡大するための洞察を提供できると考えています。」 科学者たちは予測します。