En prototypsensor med tre pixlar baserad på CIS, en tvådimensionell förening av koppar, indium- och selenatomer, visade en anmärkningsvärd potential för sin förmåga att fånga och hålla ljus i experiment vid Rice University. Materialet kan vara grunden för framtida platta bildbehandlingsenheter. Kredit:Ajayan Group/Rice University
Ett atomärt tunt material utvecklat vid Rice University kan leda till den tunnaste bildplattformen någonsin.
Syntetiska tvådimensionella material baserade på metallkalkogenidföreningar kan vara grunden för supertunna enheter, enligt risforskare. Ett sådant material, molybdendisulfid, studeras i stor utsträckning för sina ljusdetekterande egenskaper, men kopparindiumselenid (CIS) visar också utomordentligt lovande.
Sidong Lei, en doktorand i Rice-labbet hos materialvetaren Pulickel Ajayan, syntetiserat CIS, en enkelskiktsmatris av koppar, indium- och selenatomer. Lei byggde också en prototyp - en tre-pixel, laddningskopplad enhet (CCD)-för att bevisa materialets förmåga att ta en bild.
Detaljerna visas denna månad i tidskriften American Chemical Society Nanobokstäver .
Lei sa att det optoelektroniska minnesmaterialet kan vara en viktig komponent i tvådimensionell elektronik som tar bilder. "Traditionella CCD är tjocka och styva, och det skulle inte vara meningsfullt att kombinera dem med 2D-element, " sa han. "CIS-baserade CCD:er skulle vara ultratunna, transparent och flexibel, och saknas för saker som 2-D-bildenheter. "
Enheten fångar elektroner som bildas när ljus träffar materialet och håller kvar dem tills de släpps för lagring, sa Lei.
CIS -pixlar är mycket känsliga för ljus eftersom de instängda elektronerna försvinner så långsamt, sa Robert Vajtai, en senior fakultetsstipendiat vid Rices institution för materialvetenskap och nanoteknik. "Det finns många tvådimensionella material som kan känna av ljus, men inget är så effektivt som detta material, " sa han. "Det här materialet är 10 gånger effektivare än det bästa vi har sett tidigare."
Rice University doktorand Sidong Lei visar en tre-pixel prototyp gjord med atomärt tunna lager av CIS. Det nya materialet som utvecklats på Rice visar lovande för tvådimensionell elektronik. Kredit:Jeff Fitlow/Rice University Ett schema visar designen av en optoelektronisk minnesenhet baserad på CIS, ett tvådimensionellt material som utvecklats vid Rice University. Enheten fångar upp elektroner som bildas när ljus träffar materialet och håller dem tills de släpps för lagring; det kan utgöra grunden för framtida platta bildbehandlingsenheter. Kredit:Ajayan Group/Rice University
Eftersom materialet är transparent, en CIS-baserad skanner kan använda ljus från ena sidan för att belysa bilden på den andra för att fånga. För medicinska tillämpningar, Lei föreställer sig att CIS kombineras med annan 2D-elektronik i små bioavbildningsenheter som övervakar realtidsförhållanden.
I experimenten för den nyligen rapporterade studien, Lei och kollegor odlade syntetiska CIS-kristaller, drog enskiktsark från kristallerna och testade sedan skiktens förmåga att fånga ljus. Han sa att lagret är ungefär två nanometer tjockt och består av ett nio atoms tjockt gitter. Materialet kan också odlas genom kemisk ångdeponering till en storlek som endast begränsas av ugnens storlek, sa Lei.
Rice University forskare tillverkade en tre-pixel, CIS-baserad optoelektronisk sensoruppsättning för att testa den tvådimensionella föreningens förmåga att fånga bildinformation. De började med några lager exfolierad CIS på ett silikonsubstrat, tillverkade tre par titan/guldelektroder ovanpå CIS och skär CIS i tre sektioner med en fokuserad jonstråle. Upphovsman:Ajayan Group/Rice University
Eftersom det är flexibelt, CIS kan också vara krökt för att matcha fokalytan på ett avbildningslinssystem. Han sa att detta skulle möjliggöra realtidskorrigering av aberrationer och avsevärt förenkla hela det optiska systemet.
