万亿传感器时代的光探测，新型柔性光频转换电路
2021-10-20 20:07:39   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

全球正朝着万亿传感器互连的物联网经济迈进，无数应用多个传感器的设备将在物联网中实现连接。其中，基于半导体技术的光/光子传感器将在物联网经济中扮演重要角色，它们能够检测光并将其转换为电信号。如今，从家电设备、医疗器械到光通信系统以及汽车，光传感器在我们生活中已经随处可见。

多年来，光传感器的研究取得了显著进展。科学家们一直致力于开发能够检测高动态范围光，并且易于制造的高能效传感器。成本效益较高的消费产品中使用的大部分光传感器都具有高能效优势，但在外部环境中容易受到噪声（不需要的光信息）的干扰，从而影响其性能。

为了解决这个问题，光频转换电路（LFC）开始在产品设计中应用，该技术显示了更好的信噪比。然而，大多数LFC由硅基光电探测器制成，这会限制光检测的范围。此外，LFC的应用会导致芯片面积的浪费，这为紧凑型设备的多功能电子电路设计带来了问题。

据麦姆斯咨询报道，韩国仁川国立大学（Incheon National University）Sung Hun Jin教授领导的一支研究小组，展示了一种高效的光电探测器系统，可以克服传统LFC的局限性。他们的研究成果已在Small期刊发表。据悉，他们开发了具有p型单壁碳纳米管（SWNT）和n型非晶态铟镓氧化锌（a-IGZO/SWNT）薄膜晶体管的互补光敏逆变器。

Jin教授解释称：“与传统LFC不同，我们的光电探测器在光频转换方面采用了一种不同方案，采用了一种依赖光而非电压的组件。”

新的设计架构使该团队能够设计出具有卓越芯片面积效率和紧凑尺寸的LFC，适用于柔性电子设备。利用该光电传感器系统进行的实验表明，该系统具有优异的光学性能，包括在更宽光范围内的高可调性和响应性能。这款LFC还展示了大面积可扩展性，易于集成到最先进的硅晶圆芯片中。

本研究开发的LFC系统可用于构建具有高信号完整性，以及卓越信号处理及传输能力的光学传感系统。这些有前景的特性使其成为未来物联网传感器应用的有力竞争者。“基于低维半导体的LFC将成为万亿传感器领域的核心组件之一。我们的LFC方案可以应用于医疗血氧饱和度（SpO₂）检测、农业自动照明或增强/虚拟现实（AR/VR）先进显示等领域。”Jin教授总结道。

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《新兴图像传感器技术、应用及市场-2021版》