Forscher in Spanien haben eine neue Methode zur Synthese von kolloidalen Quantenpunkten aus ungiftigem Silbertellurid entwickelt. Dieser Durchbruch könnte den Weg für kostengünstigere und kompaktere Fotodetektoren ebnen, die in der Lage sind, kurzwelligen Infrarot (SWIR)-Licht zu erfassen. SWIR-Licht hat verschiedene Anwendungen in der Sensorik und Bildgebung, darunter selbstfahrende Autos, Umweltüberwachung, passive Nachtsicht und biomolekulare Bildgebung.
Aktuelle SWIR-Detektoren sind teuer und schwer in bestehende Elektronik zu integrieren. Der Einsatz von kolloidalen Quantenpunkten könnte jedoch die Herstellungskosten erheblich reduzieren und mit der komplementären Metalloxid-Halbleitertechnologie (CMOS) kompatibel sein. Die Herausforderung bestand darin, umweltfreundliche Nanokristalle zu finden, die Strahlung in den erforderlichen Wellenlängen absorbieren können. Die meisten in Quantenpunkten verwendeten Nanokristalle enthalten giftige Schwermetalle wie Blei und Quecksilber.
Das Team von Forschern am Institut für Photonikwissenschaften in Barcelona hat dieses Problem gelöst, indem sie Nanokristalle aus Silbertellurid geschaffen haben. Durch die Anpassung der Größe dieser Nanokristalle konnten sie den Bereich der Infrarotstrahlung kontrollieren, die sie absorbieren. Die Forscher identifizierten neue Vorläufer, die sich zersetzen und zu Nanokristallen bestimmter Größen auskristallisieren. Sie konnten kugelförmige Nanokristalle mit Durchmessern von 3 bis 7 µm erzeugen, wobei jede Größe einem spezifischen Absorptionspeak entspricht.
Die Forscher verwendeten dann diese Quantenpunkte, um einen SWIR-Fotodetektor zu erstellen. Der Detektor zeigte eine hohe Empfindlichkeit und eine lineare Reaktion über einen großen Bereich von Eingangsleistungen hinweg. Das Team integrierte den Fotodetektor auch mit einer integrierten Schaltung zur Auslesung, um einen Proof-of-Concept-Bildsensor zu erstellen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen kameraauf Siliziumbasis konnte das neue Gerät verborgene Details in mit SWIR-Licht beleuchteten Fotografien sichtbar machen.
Trotz dieser vielversprechenden Ergebnisse geben die Forscher zu, dass weitere Verbesserungen vor der Kommerzialisierung erforderlich sind. Sie konzentrieren sich darauf, die Effizienz des Geräts zu steigern und Dunkelströme zu reduzieren. Mit weiterer Forschung und Entwicklung könnten diese Quantenpunkte das Feld der Fotodetektion revolutionieren und neue Möglichkeiten für SWIR-Bildgebung und Sensoranwendungen eröffnen.
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