創新點：浙江大學徐楊課題組結合電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像技術的彼此優勢，設計并實現了一種基于全二維吸收/介質/讀出范德華異質結構(vdWs)的電荷采樣光電探測器。

光電探測器陣列是圖像傳感器中的關鍵部件。CMOS圖像傳感器由于其簡單的制造工藝、低功耗和隨機存取讀出而具有低成本和高速度的優點，因此成為了當前商業市場的主流。相比之下，基于電荷耦合器件（CCD）的光電檢測以其高分辨率、大靈敏度和低噪聲為優勢。然而，復雜的器件結構、破壞性和順序讀出方法是擴展其應用場景的主要原因。因此，下一代圖像技術應該結合傳統圖像傳感器的優點，并解決這兩種技術中存在的瓶頸。

浙江大學徐楊教授、俞濱教授與南京大學王肖沐教授開展合作，在該項研究中結合了電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像技術的優勢，設計并實現了一種基于全二維吸收/介質/讀出范德華異質結構(vdWs)的電荷采樣光電探測器。相關結果發表在Advanced Optical Materials上。

在吸收層中產生的光電荷存儲在范德華異質結區的勢阱中，這使得電荷積分過程之后可以進行弱信號檢測和成像。然后，讀出層中的晶體管以高填充因子的隨機存取方式無損地映射出收集的電荷。所演示的光電探測器同時結合了CCD和CMOS圖像技術的優點，并具有三個主要特點：

(a)通過在2D異質結構中產生勢阱來實現弱信號檢測；

(b)利用2D異質結構晶體管的器件內跨導增益，實現了高靈敏度光探測。

(c)讀出層和光吸收層的物理分離為設計和優化提供了額外的自由度，確保了器件的高填充因子、非破壞性讀出和隨機存取。

此項研究將會為基于全二維范德華材料的光電研究帶來新的啟發，并為后摩爾時代光電器件前沿探索提供新的思路。

論文信息：

Charge Sampling Photodetector based on van der Waals Heterostructures

Jiachao Zhou, Lingfei Li, Akeel Qadir, Hanxi Li, Jianhang Lv, Khurram Shehzad, Xinyi Xu,

Lixiang Liu, Feng Tian, Wei Liu, Li Chen, Li Yu, Xin Su, Srikrishna Chanakya Bodepudi, Huan Hu, Yuda Zhao, Bin Yu*, Xiaomu Wang*, and Yang Xu*

Advanced Optical Materials

DOI: 10.1002/adom.202201442

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.202201442

（來源： AdvancedScienceNews）