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量子点光电器件及其应用研究

量子点光电器件及其应用研究

量子点材料(quantumdots,QDs)也是一种半导体材料,但它由有限数目的原子组成,三个维度尺寸均在纳米数量级,因此是一种零维纳米材料。其量子特性使得量子点的半导体特性随尺寸可调,从而展现出特殊的光敏特性。量子点一般为球形或类球形,是由半导体材料,如由IIB.VIA族元素(如PbS、CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)制成的。

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量子点的光敏特性随尺寸可调


量子点电视利用量子点的光致发光特性提升LCD显示的色彩改善LCD显示的背光源,从而使得LCD显示屏具有更好的色彩和更高的能效。同时,量子点也是一种电致发光辅材料。量子点LED(quantum dot light emitting diodes, QLED)也已经开发了好几年,具备显示与照明应用的巨大潜力。量子点同时也被用作可见光和红外的光电传感器,可用于市场巨大的图像传感器。

我们致力于研究量子点图像传感器,它采用CMOS工艺在硅片制作信号处理电路,而在之后的硅片上制作量子点光电器件。整个工艺过程与CMOS工艺基本兼容,很好的实现了新型器件与CMOS工艺的集成,具有显著的性能和成本优势。重点开发高动态范围,全局曝光、多种波段应用(可见光、近红外、短波红外应用)的量子点图像传感器,

工艺开发基本流程如下图示,包含量子点合成开发,量子点成膜与配体交换工艺开发,量子点与CMOS集成工艺开发;器件结构开发;图像单元开发,成像芯片及系统开发。新材料和成膜工艺开发是关键,量子点合成需要保证量子点的均匀和稳定的光敏特性,而成膜与配体交换的质量则决定了光电探测器件性能的稳定性以及器件可靠性。

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