Se presenta una plataforma de espectrómetro integrada que utiliza semiconductores procesables

La adquisición de información espectral en tiempo real en diagnósticos en el punto de atención, Internet de las cosas y otras aplicaciones de laboratorio en chip requiere espectrómetros con capacidad de heterointegración y función miniaturizada. En comparación con los semiconductores convencionales integrados por heteroepitaxia, los semiconductores procesables en solución proporcionan una plataforma de integración mucho más flexible debido a su procesabilidad en solución y, por lo tanto, son más adecuados para el sistema integrado de múltiples materiales. Sin embargo, los semiconductores procesables en solución suelen ser incompatibles con los procesos de microfabricación, lo que los aleja de su uso práctico en diversas aplicaciones de laboratorio en chip.

En un nuevo artículo publicado en Light: Science & Applications, un equipo de científicos, dirigido por el profesor Qinghai Song del Laboratorio clave del sistema de información micronano optoelectrónico del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, el Laboratorio clave provincial de materiales optoelectrónicos semiconductores y fotónica inteligente de Guangdong. Systems, Instituto de Tecnología de Harbin (Shenzhen), China, ha propuesto una plataforma sencilla y universal para fabricar espectrómetros integrados con semiconductores procesables en solución involucrando sin precedentes el modo conjugado de los estados ligados en la fotónica continua (BIC conjugada).

Específicamente, la explotación de la fotónica BIC conjugada, que permanece inexplorada en los estudios de láser convencionales, proporciona fotodiodos de banda ancha con capacidad de detección de banda ultraestrecha, capacidad de ajuste de longitud de onda de detección y capacidad de integración en chip, al tiempo que garantiza el rendimiento del dispositivo. Los espectrómetros basados ​​en estos conjuntos de fotodiodos de banda ultraestrecha exhiben una alta resolución espectral y un ancho de banda espectral amplio/ajustable. Los procesos de fabricación son compatibles con fotodiodos semiconductores procesables en solución, como perovskitas y puntos cuánticos, que pueden extenderse potencialmente a los semiconductores convencionales. Las señales de los espectrómetros constituyen directamente los espectros incidentes sin necesidad de cálculos intensivos, sensibles a la latencia ni tolerantes a errores. Como ejemplo, los espectrómetros integrados basados ​​en fotodiodos de perovskita son capaces de realizar reconstrucción de luz de banda estrecha/banda ancha e imágenes hiperespectrales in situ. La plataforma informada proporciona información sobre la construcción de espectrómetros integrados con un sistema integrado de múltiples materiales.

"Explorar el BIC conjugado no es convencional en comparación con los populares estudios con láser BIC. A través del estudio teórico, encontramos que el BIC conjugado experimenta altas fugas y Q decente, mientras que puede excitarse y acoplarse fácilmente. Teniendo en cuenta que el BIC conjugado La fotónica se puede fabricar fácilmente y sus longitudes de onda resonantes se pueden sintonizar de manera efectiva, anticipamos que el BIC conjugado es muy adecuado para aplicaciones de fotodetección resuelta en longitud de onda".

"Resolver los problemas en la fabricación de conjuntos de fotodiodos de perovskita e integrarlos con la fotónica BIC conjugada mediante procesos de microfabricación también es importante, ya que los materiales y las interfaces de los dispositivos pueden destruirse fácilmente durante los procesos mediante solventes y calor. También creemos "Que la plataforma de integración fotónica-optoelectrónica que propusimos puede proporcionar información para ampliar las funcionalidades y aplicaciones de los semiconductores emergentes procesables en solución como las perovskitas". pronostican los científicos.