솔루션 기반 통합 분광기 플랫폼

2023년 8월 1일

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현장 진단, 사물 인터넷 및 기타 랩온칩 애플리케이션에서 실시간 스펙트럼 정보를 획득하려면 이종 통합 기능과 소형화된 기능을 갖춘 분광계가 필요합니다. 이종 에피택시로 집적된 기존 반도체에 비해 용액 처리 가능한 반도체는 용액 처리 가능성으로 인해 매우 유연한 통합 플랫폼을 제공하므로 다중 재료 통합 시스템에 더 적합합니다. 그러나 용액 처리 가능한 반도체는 일반적으로 미세 가공 공정과 호환되지 않아 다양한 랩온칩 응용 분야에서 실용화되지 않습니다.

Light: Science & Application에 발표된 새로운 논문에서 산업 정보 기술부 마이크로 나노 광전자 정보 시스템 핵심 연구소, 광동성 반도체 광전자 재료 및 지능형 광자 시스템 핵심 연구소의 Qinghai Song 교수가 이끄는 과학자 팀이 발표했습니다. , 중국 하얼빈 공과대학(심천)은 연속체(공액-BIC) 포토닉스에서 결합 상태의 공액 모드를 전례 없이 포함함으로써 솔루션 처리 가능한 반도체로 통합 분광계를 제작하기 위한 간편하고 보편적인 플랫폼을 제안했습니다.

특히, 기존 레이저 연구에서 아직 탐구되지 않은 공액 BIC 포토닉스를 활용하면 광대역 포토다이오드에 초협대역 감지 능력, 감지 파장 조정 가능성 및 온칩 통합 기능을 제공하는 동시에 장치 성능을 보장할 수 있습니다. 이러한 초협대역 포토다이오드 어레이를 기반으로 하는 분광계는 높은 스펙트럼 분해능과 넓고/조정 가능한 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다.

제조 공정은 페로브스카이트 및 양자점과 같은 용액 처리 가능한 반도체 포토다이오드와 호환되며 잠재적으로 기존 반도체로 확장될 수 있습니다. 분광계의 신호는 계산 집약적이거나 대기 시간에 민감하거나 오류를 허용하지 않고 입사 스펙트럼을 직접 구성합니다. 예를 들어, 페로브스카이트 포토다이오드를 기반으로 하는 통합 분광계는 협대역/광대역 광 재구성 및 현장 초분광 이미징을 실현할 수 있습니다. 보고된 플랫폼은 다중 재료 통합 시스템을 갖춘 통합 분광계 구성에 대한 통찰력을 제공합니다.

"공액 BIC를 탐구하는 것은 인기 있는 BIC 레이저 연구와 비교할 때 파격적입니다. 이론적 연구를 통해 우리는 공액 BIC가 쉽게 여기되고 결합될 수 있으면서도 높은 누출과 적절한 Q를 경험한다는 것을 발견했습니다. 공액 BIC를 고려하면 포토닉스는 쉽게 제조될 수 있고 공진 파장은 효과적으로 조정될 수 있으므로 공액 BIC가 파장 분해 광검출 응용 분야에 매우 적합할 것으로 예상됩니다."라고 연구진은 말합니다.

"페로브스카이트 포토다이오드 어레이를 제조하고 미세 가공 공정을 통해 이를 공액-BIC 포토닉스와 통합하는 문제를 해결하는 것도 장치의 재료와 장치 인터페이스가 공정 중에 용매와 열에 의해 쉽게 파괴될 수 있기 때문에 중요합니다. 우리는 또한 믿습니다. 우리가 제안한 포토닉스-광전자공학 통합 플랫폼은 페로브스카이트와 같은 새로운 솔루션 처리 가능 반도체의 기능과 응용 범위를 넓히는 데 대한 통찰력을 제공할 수 있다고 과학자들은 결론지었습니다.