Small Structures:半导体纳米线柔性图像传感器及其在仿生视觉系统中的应用

研究表明,在人类获取的外界信息中,80%以上是通过视觉获取的。作为最精细的器官之一,人眼是一个复杂的视觉系统,它根据电磁射线的感知处理视觉输入信号。利用图像传感器件来模拟人体的视觉感知,理论上不仅能够实现人体视觉系统的各种功能,还能够得到人体视觉系统不能实现的一些功能。与传统的刚性基底图像传感器相比,柔性图像传感器能够满足下一代光电子器件在轻量化设计、易于携带、优异的移植性、大面积兼容性、更高的可扩展性以及低制备成本等方面的需求,因而在未来光电子器件领域具有十分重要的应用前景。近些年,柔性成像技术的快速发展对敏感材料的敏感性与柔韧性要求越来越高。半导体纳米线具有高的长径比,各向异性特点明显。其独特的电子限域作用有利于电子和空穴能态保持分离,能有效延长载流子寿命,常常展现出优秀的光电特性。同时,线性的几何结构,使得其对外力具有很好的弹性,导致在发生形变后,材料表面不会产生裂纹。这些特点都使得半导体纳米线适用于柔性图像传感器件的设计和制备。

近日,基于研究团队在半导体纳米线柔性图像传感方面的系列进展,中国科学院半导体研究所沈国震研究员课题组在Small Structures上总结了近十年来国际上在柔性图像传感领域及其应用于仿生视觉方面所取得的重大突破和进展,并对该领域未来的研究热点进行了预测与分析。文章开篇讲述了柔性图像传感在未来科学发展中的研究意义以及半导体纳米线应用在柔性图像传感领域的优势。随后详细介绍了柔性光电传感所需的性能参数。此外,为了提高柔性光探测器件的性能,研究人员做了许多开创性的研究工作。作者随后探讨了目前最具代表性的几类提高光电响应的方法:1)纳米线异质结;2)纳米线阵列;3)有机无机杂化;最后,该综述对柔性光电传感器件应用于新兴领域(柔性成像、视觉记忆、红外成像、仿生电子眼等)的设计与发展阐述了自己的观点。希望这篇综述能够为对柔性图像传感领域感兴趣的研究学者起到一定的引领作用。

论文信息:

Flexible Image Sensors with Semiconducting Nanowires for Biomimic Visual Applications

Zheng Lou, Guozhen Shen*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202000152