Nanyang University of Technology（シンガポール）のWang Qijie准教授が率いる科学者グループは、 グラフェンベースの光検出器の開発を発表しました。 あらゆる点で、現在のCMOSおよびCCDセンサーを上回り、以前に作成された実験用グラフェン光検出器よりも光に対する感度が約1000倍高く、消費電力が最新のCMOSセンサーの10倍、5倍です。
グラフェンは、1原子厚の炭素膜です。 材料1平方メートルの重さはわずか0.77ミリグラムです。 材料は、ゼロに等しい禁制エネルギーゾーンを持っているという点で異なります。これにより、あらゆるエネルギーの光子を吸収することができます。 さらに、グラフェンは、単一の光子を吸収すると、一度に複数の電子に変換します。 材料のこれらの品質は、その基礎に基づいて高感度の光検出器を作ることを可能にします。
大学のウェブサイトのプレスリリースによると、グラフェン層を使用したセンサーは、「最新のコンパクトカメラの安価なセンサーよりも光に対して1000倍敏感です」とのことです。 さらに、グラフェンセンサーは、必要な電圧が低いため、エネルギー消費量が1桁少なくなります。
最終的に、新しいタイプのセンサーは、最新のCMOSセンサーよりも約5倍安くなります。 それらの生産のために、製造プロセスを根本的に変更する必要はありません。なぜなら、それらはもともと現在のコンベヤーでCMOSマトリックススタンピングを製造するために作成されたためです 感光層の主材料の交換に関連して、プロセス技術のわずかな近代化のみが必要となります。
デバイスの製造プロセス：（a）単層のグラフェンを285ナノメートルのSiO 2 / Si基板上に機械的に積層します。 （b）グラフェン光検出器から電界効果トランジスタを作成します。フォトリソグラフィーで作成したTi / Au（20 nm / 80 nm）のソースとドレインを追加し、基板の背面にシャッターを作成します。 （c）ナノメートルの「犠牲」チタン層が電子ビーム蒸着によってグラフェンの表面に堆積されます。 （d）「犠牲」チタン層をウェットエッチングで除去した後、チタン層の厚さに応じて、さまざまなサイズの量子ドットを含む格子をシリコン基板上に形成することができます。
グラフェンナノグリッドは、可視光の全スペクトルと、近距離および中距離の赤外線放射の光子を記録します。 したがって、新しいセンサーは、従来のデジタルカメラだけでなく、屋外監視カメラ、赤外線カメラ、道路カメラ、衛星写真などにも適しています。
感光性が千倍に増加すると、フラッシュユニットの使用は完全に中止されます。 高品質の飽和画像を得るには、月明かりでも十分です。 おそらくセンサーは、放射線が以前に機器によってまったく記録されていなかった物体の光度を検出できるでしょう。
科学論文「純粋な単層グラフェン光検出器からの広帯域高光応答」は 、Nature Communications誌に掲載されています。