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AOM:助力高性能智能可穿戴器件—基于三五族纳米线阵列的超快响应柔性光电探测器

发布:RuiChaoDong    |    2020-10-24 00:11    阅读:1025
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柔性电子器件拥有许多传统电子无法实现的独特器件特性,在柔性太阳能电池、可穿戴诊断系统、可拉伸电子皮肤以及柔性光电检测器等领域展现了巨大的潜力。在这些新的器件概念中,柔性光电探测器对于未来的生产生活至关重要,例如构建皮肤上医疗诊断、人工视觉系统和生物逻辑信号监测等,这些应用被认为最终会改变我们的生活方式,并改善我们的生活品质。

       相比于传统的薄膜材料,低维纳米材料特别是一维维纳米结构材料,具有优异的光电子特性和机械柔韧性,已经被广泛作为器件沟道去构建柔性光电探测器。除了柔韧性外,一维纳米线材料还具有卓越的比表面积比,当它们被用于构建光电探测器时,有助于增强光生载流子的分离和提取。因此,具有高载流子迁移率和合适直接带隙的三五族化合物半导体纳米线,是用于下一代高性能电子器件、光电子器件以及能量收集器件的理想半导体材料。到目前为止,研究人员对基于三五族纳米线的光电探测器进行了深入的研究,但这些光电探测器多是在刚性基底上构建的。值得注意的是,基于三五族纳米线的柔性光电探测器,特别是工作在低损耗数据传输的光通信频段(1260至1625 nm)红外光探测器件的研究工作寥寥无几。

香港城市大学何颂贤研究团队使用高结晶度的新型InGaSb纳米线,在柔性基底上制备出大规模均匀平行阵列纳米器件,并实现室温下具有超快响应速度和高机械灵活度的可用于近红外光通信波段的光电探测器。文中报道,经过材料组分优化,In0.28Ga0.72Sb纳米线具有最佳的光电响应性能,这是由于其合适的直接带隙和增强的光吸收系数。利用接触印刷方法,InGaSb纳米线被转移到聚酰亚胺基底上,形成高密度且良好对齐的平行阵列,进一步加工制成柔性的近红外光电探测器。在1550 nm光辐照下,In0.28Ga0.72Sb纳米线光电探测器展示出卓越的室温光响应特性,响应度高达1520 A/W,响应速度低于20 μs,这些光电探测参数打破了所有柔性近红外光电探测器的记录。更重要的是,In0.28Ga0.72Sb纳米线柔性器件在弯曲试验中表现出强健的机械稳定性,经过700次弯曲循环后,器件光电流仅观察到7 %的轻微降低,所有这些结果都可以明显地表明InGaSb纳米线阵列在下一代高性能柔性光电器件中的巨大应用潜力和在可穿戴电子器件领域的广阔前景。

        相关论文“Dapan Li, et al. Flexible Near-Infrared InGaSb Nanowire Array Detectors with Ultrafast Photoconductive Response Below 20 μs”发表在Advanced Optical Materials上(DOI: 10.1002/adom.202001201)

消息来源: MaterialsViews

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