Construcción de un sensor de imagen de 900 píxeles en un material atómicamente delgado


Los investigadores han desarrollado un sensor de imagen de alta sensibilidad utilizando un material que puede crecer como una capa del espesor de un átomo.

APS 2D. a, esquema 3D (izquierda) e imagen óptica (derecha) de un fototransistor MoS2 monocapa integrado en una pila de puertas programables. b, Imagen óptica de un sensor APS 2D de 900 píxeles fabricado en una arquitectura de barra cruzada (izquierda) y el esquema correspondiente que muestra las líneas de selección de fila y columna (derecha). Crédito: Materiales Naturales (2022).

Los sistemas de seguridad están diseñados para cumplir con diversas aplicaciones de seguridad. Estos sistemas están diseñados para ser inteligentes y precisos en la detección de eventos adversos. Por ejemplo, los sensores que se encienden en respuesta a la luz cuando se detecta la presencia de un intruso son ampliamente utilizados. Este sensor consta de una cuadrícula de píxeles, cada uno de los cuales reacciona a la luz. El rendimiento de dichos sensores se basa en mediciones de sensibilidad y qué partes de la luz detectan.

Los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania descubrieron que la mayoría de estos sensores son muy ineficientes y consumen mucha más energía de la que requieren dichos dispositivos. Por lo tanto, para hacer que estos sensores sean más efectivos, reemplazaron la columna vertebral complementaria tradicional de silicio-óxido de metal-semiconductor por una hecha de disulfuro de molibdeno, un material que, como el grafeno, puede crecer como una capa de un átomo de espesor.

Los investigadores hicieron crecer la lámina de disulfuro de molibdeno sobre una base de zafiro mediante deposición de vapor. El producto terminado se movió sobre una base de dióxido de silicio ya grabada con alambre. Luego terminaron su producto grabando cableado adicional en la parte superior.

El resultado de su trabajo fue una cuadrícula de 30 × 30 en la que cada píxel era su propio dispositivo, uno que no solo podía detectar la luz, sino que también podía drenarse con un electrodo, dejándolo listo para usarse nuevamente después de que se detectó algo.

El dispositivo era mucho más eficiente que los que se utilizan actualmente, cada píxel consumía menos de un picojulio. También les resultó muy fácil restablecerlos. Una pizca de tensión a través de la matriz hizo el truco. Por otro lado, los investigadores encontraron que respondía a la luz mucho más lentamente que los sensores que se usan actualmente. Esto sugiere que podría usarse como un sensor de luz de propósito general, pero no como una montura en una cámara.

LITERATURA: Akhil Dodda et al, Active Pixel Sensor Matrix basada en una matriz de fototransistores Monolayer MoS2, materiales naturales (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01398-9




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