在体量子点上的平面阴子被动化使高性能0.35-1.8微米宽带TFT成像仪成为可能
Yuxuan Liu1, Jing Liu1,2,3, Chengjie Deng1
1Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO) and School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, 1037 Luoyu Road, Wuhan, 430074, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|February 15, 2024
概括
一个新的被动化策略增强了用于宽带检测的体量子点 (CQD) 光探测器. 这项创新提高了短波红外 (SWIR) 成像应用的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光电学是指光电子产品.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 解决方案处理的体量子点 (CQDs) 被探索为覆盖可见到短波红外 (SWIR) 频谱的宽带光探测器.
- 较大的PbS CQD对于较长的SWIR检测至关重要,由于暴露的非极 (100) 面,造成表面挑战,限制有效的被动化.
- 现有的被动化方法很难充分解决这些大型CQD的表面化学.
研究的目的:
- 为大型PbS CQDs开发一个创新的被动化策略.
- 增强CQD的表面被动化,特别是解决 (100) 个方面.
- 为了提高基于CQD的光检测器的性能指标,用于宽带应用.
主要方法:
- 引入了一种新型的被动化策略,利用平面离子在 (100) 面上进行面对面合.
- 通过新战略,加强111个方面的化物被动化.
- CQD光二极管的制造和表征及其与薄膜晶体管 (TFT) 读出电路的集成.
主要成果:
- 在CQD薄膜缺陷密度的显著降低,从2.74 × 10^15到1.04 × 10^15cm^-3的CQD,Eg ≈0.74 eV.
- 缺陷的激活能量减少了0.1 eV,表明电子性能有所改善.
- 实现了低暗电流密度 (14 nA cm^-2),高外部量子效率 (EQE) 为62%,线性动态范围为98 dB,-3dB带宽为103 kHz,检测能力为4.7 × 10^11 Jones.
- 展示了一种带宽CQD成像仪 (0.35-1.8μm) 与TFT集成,能够实现晶片透视性和材料歧视.
结论:
- 开发的被动化策略有效地解决了大型PbS CQD的表面限制.
- 增强的CQD光二极管表现出卓越的性能,优于以前在1.6微米以上运行的设备.
- 集成的CQD成像仪显示了需要宽带检测和成像的各种应用的巨大潜力.
