У Китаї створили інтегровані інфрачервоні сенсори на основі PbS

Дослідники з Хуачжунського університету науки і технологій у Вухані розробили інфрачервоні сенсори на основі сульфіду свинцю (PbS), монолітно інтегровані зі схемами зчитування CMOS. Робота описує вирощування шару PbS безпосередньо на CMOS ROIC — інтегральній схемі зчитування для матриці фотодетекторів.

Про результати повідомляє Nature. Проєкт очолив Цзян Тан, а серед авторів роботи — Сен Лі, Цзін Лю, Лян Гао, Їкай Ван, Жуофен Лю та інші науковці.

Вирощування на CMOS-схемі

Команда оптимізувала розчинну хімію для вирощування PbS на чипі та технологічні процеси монолітної інтеграції фотодіодів із CMOS ROIC. За даними авторів, ключовим для контролю росту кристалів був лужний хімічний режим, у якому активна сполука HPbO2− є відносно стійкою до коливань рівня pH і концентрації прекурсорів.

У додаткових даних до статті зазначено, що найвищий показник текстури кристалічної площини PbS (200) отримали за pH 11,2. За цих умов вимірювання динамічного розсіювання світла майже не виявили частинок у розчині, що, на думку дослідників, узгоджується з пригніченням утворення кристалів у самому розчині та переважним ростом PbS на поверхні підкладки.

Контроль кристалізації

Науковці також перевірили, як механічні вібрації впливають на формування PbS. Експерименти охоплювали частоти від 0,1 до 100 Гц; окремо досліджували умови за частоти 40 Гц і різної амплітуди коливань. Посилення вібрацій супроводжувалося зменшенням інтенсивності дифракційного піка PbS (200) та його розширенням, що автори пов’язують зі зниженням кристалографічного впорядкування.

Ріст PbS безпосередньо на CMOS ROIC відстежували також методом синхротронної рентгенівської дифракції in situ. У роботі використовували обладнання Шанхайського центру синхротронного випромінювання. Виготовлення та аналіз пристроїв охоплювали оцінювання характеристик пікселів, їхньої однорідності, динамічного діапазону й результатів отримання інфрачервоних зображень.