近日，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈國(guó)震課題組在柔性寬光譜成像的研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在AdvancedFunctionalMaterials上。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金等的支持。

寬光譜成像技術(shù)通常能對(duì)包含多個(gè)波段(如紫外、可見(jiàn)、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外等)的環(huán)境或物體進(jìn)行完整的探測(cè)和成像。在復(fù)雜環(huán)境中，由于能夠獲得多個(gè)波段的信息，寬光譜成像技術(shù)在目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別方面相比于單波段的成像技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢(shì)。因此，這一技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、犯罪偵查、礦物勘探、光學(xué)通訊和全天候監(jiān)控等方面有廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的寬光譜圖像傳感器通常是基于硅基等剛性襯底，存在難以彎曲、耐沖擊能力較差、且不易攜帶等缺點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)無(wú)法滿足現(xiàn)在社會(huì)多元化的應(yīng)用場(chǎng)景與需求。隨著人們對(duì)柔性電子設(shè)備需求的日益增長(zhǎng)，多種柔性傳感器件已被陸續(xù)開(kāi)發(fā)，如柔性溫度傳感器、壓力傳感器以及氣體傳感器等，柔性寬光譜圖像傳感器的開(kāi)發(fā)對(duì)滿足人們多元化的應(yīng)用需求具有重要意義。

在此背景之下，沈國(guó)震課題組的博士生李祿東和助理研究員婁正采用兩步氣相沉積法，在寬帶隙的n型Zn2SnO4(~3.6eV)納米線表面修飾了窄帶隙的p型SnS(~1.3eV)量子點(diǎn)，并以柔性的PET塑料薄膜為襯底，研制出一種柔性紫外-可見(jiàn)-近紅外寬光譜圖像傳感器。研究發(fā)現(xiàn)，與純的Zn2SnO4納米線器件相比，SnS量子點(diǎn)修飾的Zn2SnO4納米線器件具有更高的紫外響應(yīng)以及拓寬到近紅外的光譜響應(yīng)范圍，這歸功于Zn2SnO4納米線與SnS量子點(diǎn)之間形成的準(zhǔn)II型異質(zhì)結(jié)以及SnS量子點(diǎn)的窄帶隙。由于該器件制作在柔性的PET薄膜襯底上，Zn2SnO4納米線因其超高的長(zhǎng)寬比而具有很好的韌性以及小至微米量級(jí)的曲率半徑，因此該器件具有優(yōu)異的可彎曲性和機(jī)械穩(wěn)定性，即使經(jīng)過(guò)5000次的彎曲循環(huán)也沒(méi)有發(fā)生明顯的性能衰減。在彎曲條件下，所制備的柔性寬光譜圖像傳感器能清晰識(shí)別出由紅光和白光構(gòu)成的目標(biāo)圖案，表明其在未來(lái)柔性寬光譜成像中的應(yīng)用潛力。該項(xiàng)工作為獲得高性能柔性寬光譜圖像傳感器提供了新的設(shè)計(jì)思路和可行性工藝。