Wetenschap
Een prototype-sensor met drie pixels op basis van CIS, een tweedimensionale verbinding van koper, indium- en seleniumatomen, toonde opmerkelijk potentieel voor zijn vermogen om licht te vangen en vast te houden in experimenten aan de Rice University. Het materiaal kan de basis vormen voor toekomstige platte beeldvormingsapparatuur. Krediet:Ajayan Group/Rice University
Een atomair dun materiaal ontwikkeld aan de Rice University kan leiden tot het dunste beeldvormingsplatform ooit.
Synthetische tweedimensionale materialen op basis van metaalchalcogenideverbindingen zouden de basis kunnen zijn voor superdunne apparaten, volgens Rice-onderzoekers. Een dergelijk materiaal, molybdeendisulfide, wordt op grote schaal bestudeerd vanwege zijn lichtdetecterende eigenschappen, maar koper-indiumselenide (CIS) is ook buitengewoon veelbelovend.
Sidong Lei, een afgestudeerde student in het Rice-lab van materiaalwetenschapper Pulickel Ajayan, gesynthetiseerd CIS, een enkellaagse matrix van koper, indium- en seleniumatomen. Lei bouwde ook een prototype - een drie-pixel, Charge-coupled device (CCD)—om te bewijzen dat het materiaal een afbeelding kan vastleggen.
De details verschijnen deze maand in het tijdschrift American Chemical Society Nano-letters .
Lei zei dat het opto-elektronische geheugenmateriaal een belangrijk onderdeel zou kunnen zijn in tweedimensionale elektronica die beelden vastlegt. "Traditionele CCD's zijn dik en stijf, en het zou geen zin hebben om ze te combineren met 2D-elementen, " zei hij. "CIS-gebaseerde CCD's zouden ultradun zijn, transparant en flexibel, en zijn het ontbrekende onderdeel voor zaken als 2D-beeldapparatuur."
Het apparaat vangt elektronen op die worden gevormd wanneer licht het materiaal raakt en houdt ze vast totdat ze worden vrijgegeven voor opslag, zei Lei.
CIS-pixels zijn zeer gevoelig voor licht omdat de gevangen elektronen zo langzaam verdwijnen, zei Robert Vajtai, een senior faculteitsmedewerker bij Rice's Department of Materials Science and Nano Engineering. "Er zijn veel tweedimensionale materialen die licht kunnen voelen, maar geen enkele is zo efficiënt als dit materiaal, " zei hij. "Dit materiaal is 10 keer efficiënter dan het beste dat we eerder hebben gezien."
Rice University afgestudeerde student Sidong Lei toont een prototype van drie pixels gemaakt met atomair dunne lagen CIS. Het nieuwe materiaal dat bij Rice is ontwikkeld, is veelbelovend voor tweedimensionale elektronica. Credit:Jeff Fitlow/Rice University Een schema toont het ontwerp van een opto-elektronisch geheugenapparaat op basis van CIS, een tweedimensionaal materiaal ontwikkeld aan de Rice University. Het apparaat vangt elektronen op die worden gevormd wanneer licht het materiaal raakt en houdt ze vast totdat ze worden vrijgegeven voor opslag; het zou de basis kunnen vormen voor toekomstige platte beeldvormingsapparatuur. Krediet:Ajayan Group/Rice University
Omdat het materiaal transparant is, een op CIS gebaseerde scanner kan licht van de ene kant gebruiken om het beeld aan de andere kant te verlichten voor opname. Voor medische toepassingen, Lei stelt zich voor dat CIS wordt gecombineerd met andere 2D-elektronica in kleine bio-imaging-apparaten die realtime-omstandigheden bewaken.
In de experimenten voor de nieuw gerapporteerde studie, Lei en collega's kweekten synthetische CIS-kristallen, trokken enkellaagse vellen uit de kristallen en testten vervolgens het vermogen van de lagen om licht op te vangen. Hij zei dat de laag ongeveer twee nanometer dik is en bestaat uit een rooster van negen atomen dik. Het materiaal kan ook worden gekweekt via chemische dampafzetting tot een grootte die alleen wordt beperkt door de grootte van de oven, zei Lei.
Rice University-onderzoekers fabriceerden een drie-pixel, CIS-gebaseerde opto-elektronische sensorarray om het vermogen van de tweedimensionale verbinding om beeldinformatie vast te leggen te testen. Ze begonnen met een enkele laag geëxfolieerde CIS op een siliciumsubstraat, fabriceerde drie paar titanium/gouden elektroden bovenop de CIS en sneed de CIS in drie secties met een gerichte ionenstraal. Krediet:Ajayan Group/Rice University
Omdat het flexibel is, CIS kan ook worden gebogen om te passen bij het brandpuntsoppervlak van een beeldvormend lenssysteem. Hij zei dat dit de realtime correctie van aberraties mogelijk zou maken en het hele optische systeem aanzienlijk zou vereenvoudigen.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com