| phys.org

CCD-матриця одноатомної товщини - основа надтонких камер для смартфонів майбутніх поколінь

матеріал одноатомної товщини, селенід міді-індію

Штучні двомірні матеріали, халькогеніди, до складу яких входять метали і деякі інші елементи, можуть стати основою для надтонких компонентів електронних пристроїв майбутніх поколінь. Один з таких матеріалів, дисульфід молібдену, що володіє чудовим набором електронних властивостей, добре відомий через те, що він вже досить давно є одним з кандидатів на використання його в електроніці в якості альтернативи і кремнію, і графену. А дослідники з університету Райс (Rice University) створили ще один вид матеріалу одноатомної товщини, селенід міді-індію (copper indium selenide, CIS), що володіє зовсім вже екстраординарним набором властивостей, що дозволить створити на його основі надтонкі світлочутливі CCD-матриці для камер смартфонів і інших портативних пристроїв наступного покоління.

Синтез матеріалу CIS був проведений Сідонгом Лей (Sidong Lei), аспірантом з лабораторії професора матеріалознавства Пулікеля Аджая (Pulickel Ajayan). Цей матеріал являє собою плівку одноатомної товщини, в кристалічній решітці якої особливим чином чергуються атоми селену, міді та індію. Спочатку матеріал був отриманий шляхом відділення шару від поверхні плоского кристала, що дозволило відокремити шари, товщиною в два нанометра, що відповідає дев’яти атомарним шарам. Але використовуючи процес хімічного осадження з парової фази можна отримувати шари CIS-матеріалу і одноатомної товщини. При цьому, розмір отримуваної плівки обмежується лише розмірами камери технологічної печі.

CCD-матриця

Використавши отриманий матеріал, дослідники створили дослідний зразок CCD-матриці, яка містить всього три пікселя, але якої цілком достатньо для перевірки працездатності і визначення характеристик розробленої технології. "Традиційні CCD-матриці мають досить товсту структуру і виготовляються з твердих матеріалів. Тому не було ніякого сенсу включати до їх складу компоненти, виготовлені з тонких і гнучких двомірних матеріалів" - розповідає Сідонг Лей, - "Виготовлені з CIS CCD-матриці є надтонкими, прозорими і гнучкими, і на їх базі можна створювати не тільки нові компактні блоки формування зображень, але й елементи малогабаритних елементів пам’яті оптоелектронного типу ".

Пікселі CIS мають досить високу чутливість завдяки тому, що спіймані електрони практично не розсіюються в навколишньому матеріалі, точніше розсіюються, але з украй низькою швидкістю. "Існує безліч двомірних матеріалів, які можуть уловлювати світло, але жоден з цих матеріалів не володіє такою високою ефективністю, як матеріал CIS" - розповідає Роберт Веджтай (Robert Vajtai), старший дослідник з відділу Матеріалознавства і розробки нанотехнологій (Department of Materials Science and NanoEngineering) університету Райс, - "Цей матеріал більш ніж в 10 разів більш ефективний, ніж найкращі зразки інших матеріалів".

Оскільки сам матеріал CIS такої товщини прозорий, то CCD-матриця на його основі може бути скомбінована з іншими двомірними оптоелектронними пристроями, також виготовленими на базі "плоских" матеріалів. Це дозволить створювати досить складні пристрої формування зображень, які можуть бути вигнуті для того, щоб відповідати формі лінз оптичної системи. Це, в свою чергу, дозволить позбутися необхідності програмної корекції зображення і максимально спростить конструкцію майбутніх компактних камер, забезпечуючи, при цьому, високу якість і передачу кольору одержуваних знімків.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль