二氯硅基

【重点摘要】硅光电二极管的刚性结构给大面积低成本扩展带来困难,限制了它在一些新兴应用中的使用。通过详细的表征方法,揭示了基于聚合物体异质结的有机光电二极管中,收集电荷的电极对低频噪声的影响。经过优化的有机光电二极管在可见光范围内的各项指标(响应时间除外)可媲美低噪声硅光电二极管。溶液处理制备的有机光电二极管提供了一些设计机会,例如用于生物识别监测的大面积柔性环形有机光电二极管,其性能可达到硅器件的水平。【硅光电二极管的局限性】 数十年来,硅光电二极管一直是光检测技术的基石,但它们的结构刚性给大面积低成本扩展应用带来许多局限。这给新兴的光电检测应用带来挑战。为实现更大面积的光电检测以及柔性基片上低成本光电二极管的制作,我们需要寻找新的材料体系。【有机光电二极管的低频噪声特性】 有机光电二极管常基于聚合物制成,具有结构灵活性等优势。研究人员通过详细的表征方法学,考察了这类二极管低频电子噪声的来源,发现负责收集电荷的电极对低频噪声有重要影响。这为设计低噪声的有机光电二极管奠定了基础。【有机光电二极管的指标表现】 经过优化设计后,有机光电二极管的大多数指标已可达到商用硅光电二极管的水平,特别是在可见光范围内。例如响应度、灵敏度、线性度、功耗等。它们的响应时间仍比不上硅二极管,但对大多数视频速率的应用已经足够。【应用展望】 溶解性的有机光电二极管制造过程为它们带来了许多应用机会。例如,大面积柔性的环形有机光二极管可用于生物识别监测。此类二极管成本低,可在多种非平面基片上制作,性能已达商用硅器件的水平。它们有望在新兴的光电子学领域大放异彩。图1 硅光电二极管(SiPD)与有机光电二极管(OPD)性能比较(A) OPD 尺寸结构。(B)测量所得光谱响应度。EQE,外量子效率。(C) 测量所得光照度依赖的光电流和响应度。LDR,线性动态范围。(D) 测量所得均方根噪声电流、噪声当量功率 (NEP)和特定探测度统计框图(_N_代表数据点数量)。Max,最大值 Min,最小值。图2 SiPD 和 OPD 中的稳态暗电流密度和电子噪声特性(A) 电压依赖的暗电流密度。Exp.,实验值。(B) 反向偏置下,建模和测量所得均方根噪声电流比较。图3 SiPD 和 OPD 中的时域响应特性(A) 负载电阻依赖的 10-90% 上升和下降响应时间。(B) 525 nm处频率依赖的归一化响应度。图4 弯曲 OPD(Flex-OPD)及其在光电容积图(PPG)中的应用(A) Flex-OPD 器件几何结构。PES,聚醚砜。(B) 小面积、大面积 Flex-OPD 和大面积 OPD 中的均方根噪声电流、响应度、NEP 和特定探测度统计框图。(C) S1133 SiPD 和环形 Flex-OPD PPG 阵列原理图(上) 手指反射模式 PPG 信号的 SiPD 和不同功率红色 LED驱动的环形 Flex-OPD PPG 阵列比较(下)。

据物理学家组织网2月18日报道，硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。现在，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管(SiLEDs)，其不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。相关研究报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。 　　硅虽然在微电子和光伏产业占据着主导地位，但长期以来其却一直被认为不适合发光二极管的制造。然而，这在纳米尺度却并非正确，由成百上千的原子构成的微小硅纳米晶体能够产生光线，也具备成为高效光发射器的巨大潜力。迄今为止，硅基发光二极管的制造一直局限于红色的可见光谱范围和近红外线，因此制造可发出彩色光的二极管可谓绝对新颖。 　　KIT科学家发现，通过采用不同大小的单分散的纳米粒子，能够改变二极管所发出光的颜色。其可由深红色光谱区域调谐至橘黄色的光谱区域，外量子效率亦可达1.1%。值得一提的是，制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性，这在此前从未实现过。操作组件寿命的增长是因为只采用了同一尺寸的纳米粒子，这能有效增强敏感的薄膜元件的稳定性，而可导致短路的过大尺寸粒子则被排除在外。 　　此款彩色硅基发光二极管还具有不含有任何重金属的优势。与其他使用硒化镉、硫化镉或硫化铅的研究小组不同，科研团队此次采用的硅纳米粒子完全不具毒性，而且地球上的硅储量丰富，成本低廉，更有利于硅基发光二极管的进一步发展。 　　此外，新型发光二极管惹人注目的方面亦在于其发光区域的同质性。研究人员表示，随着液态处理的硅基发光二极管或能以低成本大批量制成，纳米粒子“群体”也将进入新的领域，相关潜力将难以估计，而教科书上有关半导体元件的描述或许也将被改写。

p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 在本次服贸会的国别和省区市展区，北京、天津、河北设立了京津冀联合展区，展览面积300平方米，16家参展企业以各自的案例展示出一个共同的主题：京津冀协同发展。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/76b32d3f-1aa2-444e-aa43-8ee14cc1b6f5.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px display: block width: 600px height: 801px " width=" 600" height=" 801" border=" 0" vspace=" 0" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 比如，北京数字光芯科技有限公司的展台就带来了由京津冀三地多家单位共同完成的多款数字光场芯片产品。其中，完成于今年8月的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，是目前世界分辨率最高的硅基液晶芯片。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/522bfdc5-c3be-4298-967f-9d9aa540ac95.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 2.png" alt=" 2.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 北京数字光芯科技有限公司首席执行官孙雷介绍，数字光场芯片是可通过计算机数字信号控制形成任意光场图形的芯片的统称，可以帮助人类通过信息技术实现任意所需的光场。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/a6761571-3c16-49f7-b3d1-f1edd219a357.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 3.jpeg" alt=" 3.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光场芯片广泛应用于工业和民用领域的各个方面，在电影、投影仪、激光电视、智能车灯、虚拟现实、印刷打印、光固化3D打印、PCB电路板曝光、芯片光刻等领域起着重要的作用。孙雷解释，“比如手机里面所有的芯片、所有的电路板都是靠光场来形成线条。包括屏幕的显示，指纹的识别，摄像头的应用，事实上都是图案化的晶体管和图案化的光场。手机的上千个零部件里，可能只有电池和机壳不需要光场。” /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/6df5694e-34e6-462c-b2fc-25e8357d17eb.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 4.jpeg" alt=" 4.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 刚刚完成的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，可对4800万个像素进行独立控制。将原硅基液晶芯片单芯片分辨率世界纪录由983万像素提高了4.8倍，达到4800万像素。同时也是我国首款工业数字光场芯片，在研发过程中各研发机构协同创新，实现了自主设计、自主流片、自主测试、自主封装、自主集成并掌握了100%的知识产权。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光芯片技术升级的意义在哪儿呢？孙雷说，数字光芯片的进步或将带来新的“数字革命”，实现电子和芯片领域的完全数字化制造。“在民用显示领域，可以为大家提供更高分辨率的电影投影画面、虚拟现实效果。现在的虚拟现实技术在应用时，经常会出现模糊、卡顿、‘纱窗’现象、‘马赛克’现象等，而当我们有了更高的分辨率，这些问题都会得到改善。”而该芯片量产后，还将广泛应用于工业数字曝光领域，如光固化3D打印、PCB数字曝光、数字光刻等领域。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 孙雷谈到，我国每年进口数字光场芯片总额超过100亿人民币。目前我国数字光场芯片在民用市场和工业领域都主要来自进口，“工业数字光场芯片将成为我国智能制造行业核心技术攻关的核心战场之一。” /span /p