一种基于量子点与二维半导体的近红外图像传感器

韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）联合韩国科学技术院（KIST）及韩国材料科学研究院的研究人员，开发出一种基于量子点与二维半导体的近红外图像传感器新技术。该技术大幅降低了短波红外传感器的制造成本，并实现性能倍增，有望成为高分辨率红外相机及智能光学传感系统的核心技术，打造出下一代“慧眼”装备。研究发表在最新一期《先进材料》上。

传统上，能够探测短波红外波段的传感器多采用锑化铟等化合物半导体材料，虽性能优良但成本极高，且难以在大面积器件上扩展。为解决这一难题，研究团队设计了一种混合光传感器架构，将具有高吸光特性的Ag2Te量子点与具备快速电荷传输能力的MoS2二维半导体相结合。这种结构充分发挥了两类材料的优势，二维半导体有效弥补了量子点电荷迁移率不足的缺点，从而提升了器件整体性能。

尤为关键的是，团队利用两种材料在光照下界面处发生的“光掺杂”效应，实现了光电流的显著放大。基于该效应制作的传感器，表现出高达7.5×105A/W的响应率，探测率约为109乔恩斯，具备极高的灵敏度，能够快速、准确地检测极微弱的红外信号。

为进一步验证技术的实用性，研究团队制备了32×32像素的红外图像传感器阵列，并成功实现了真实的红外图像采集。这一成果表明，该技术可与现有CMOS半导体工艺相集成，具备制备低成本、大面积短波红外相机与图像传感器的潜力，为后续产业化奠定了基础。

研究团队表示，此项技术通过融合量子点的高吸光特性和二维半导体的高速电荷传输特性，突破了传统红外传感器的材料与成本限制，并推动短波红外传感器在自动驾驶、夜间监控、医疗成像等领域的商业化应用。