2D АПС. а, 3D-схема (слева) и оптическое изображение (справа) монослойного фототранзистора MoS 2 , интегрированного с программируемым стеком затворов. Локальные стеки заднего затвора, включающие осаждение атомарного слоя, выращенного 50 нм Al 2 O 3 на осажденном напылением Pt/TiN, сформированы в виде островков поверх подложки Si/SiO 2 . Монослой MoS 2 , использованный в этом исследовании, был выращен методом MOCVD с использованием безуглеродных прекурсоров при 900 °C на эпитаксиальной сапфировой подложке для обеспечения высокого качества пленки. После роста пленка была перенесена на островки обратного затвора TiN/Pt/Al 2 O 3 , а затем сформирована, вытравлена и контактирована для изготовления фототранзисторов для многопиксельной платформы APS. b, оптическое изображение 900-пиксельного 2D-датчика APS, изготовленного в архитектуре с перекладиной (слева), и соответствующая принципиальная схема, показывающая линии выбора строки и столбца (справа).
Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания разработала датчик изображения с разрешением 900 пикселей, используя атомарно тонкий материал. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Materials , группа описывает, как они построили свой новый датчик и возможные варианты его использования.
Датчики, реагирующие на свет, стали очень распространены в современном мире — например, свет, который включается при обнаружении присутствия злоумышленника. Такие датчики обычно состоят из сетки пикселей, каждый из которых реагирует на свет. Производительность таких датчиков основана на измерениях чувствительности и том, какие части света они обнаруживают.
Большинство из них разработаны с определенными ограничениями отношения шума к сигналу. В этой новой попытке исследователи отметили, что большинство таких датчиков также очень неэффективны, потребляя гораздо больше электроэнергии, чем должны быть в случае таких устройств.
Чтобы создать датчик, который был бы более эффективным, исследователи изучили материалы, которые используются для изготовления тех, которые сейчас используются — обычно полупроводник из оксида металла, комплементарный кремнию, служит основой. И это было базой, на которой исследователи сосредоточили свои усилия. Чтобы сделать датчик более эффективным, они заменили традиционную основу на основу из дисульфида молибдена, материала, который, как и графен, можно вырастить в виде листа толщиной в один атом.
В своей работе они выращивали его на основе сапфира методом осаждения из паровой фазы. Затем сняли готовое изделие с основы и уложили на уже протравленную основу из диоксида кремния. Затем они закончили свой продукт, выгравировав дополнительную проводку сверху.
Результатом их работы стала сетка 30x30, где каждый пиксель был отдельным устройством, способным не только обнаруживать свет, но и дренироваться с помощью электрода, что делало его снова готовым к использованию после того, как что-то было обнаружено.
Оценивая характеристики своего сенсора, они обнаружили, что он намного эффективнее тех, что используются сейчас: каждый пиксель использует меньше пикоджоуля. Им также было очень легко сбросить настройки. Один выстрел напряжения через массив сделал свое дело. С другой стороны, исследователи обнаружили, что он гораздо медленнее реагирует на свет, чем датчики, используемые в настоящее время. Это, отмечают они, предполагает, что его можно использовать как универсальный датчик освещенности, но не как приспособление в камере. Они также предполагают, что это может обеспечить идеальное решение для измерения в самых разных приложениях IoT.
