结合量子点与二维半导体 实现用于自动驾驶的SWIR图像传感器
在雾霾、烟雾以及夜间环境中也能清晰识别物体的下一代红外图像传感器技术，已在韩国国内研发成功。该技术突破了以往高价化合物半导体传感器的局限，提出了可实现低成本、大面积工艺的平台，被视为有望改变自动驾驶汽车、机器人以及安防·医疗影像市场“AI之眼”竞争格局的关键技术。
大邱庆北科学技术院（DGIST）9日表示，DGIST能源工学系教授 Lee Jongsu 研究团队与韩国科学技术研究院（KIST）责任研究员 Park Mincheol 团队、韩国材料研究院（KIMS）责任研究员 Kim Yonghun 团队联合，开发出了将量子点与二维半导体结合的下一代近红外图像传感器技术。
0D-2D混合器件的示意图、光学特性和带隙对齐示意图。(a~c) 混合器件示意图、光学特性、透射电子显微镜图像 (d~j) 混合光传感器的工作原理及混合界面效应。研究团队提供
View original image短波红外（SWIR）传感器不仅在昼夜环境中，在雾或烟雾中也能清晰识别物体，被视为自动驾驶汽车、机器人、夜间监控以及医疗影像的核心部件。然而，目前主要依赖铟镓砷（InGaAs）等高价化合物半导体，价格昂贵且难以制作大面积传感器，一直是该领域的瓶颈。
研究团队构建了将具有高红外吸收率的银-碲（Ag₂Te）基量子点与电荷迁移速度快的二硫化钼（MoS₂）二维半导体相结合的混合光传感器结构。通过由二维半导体弥补量子点电荷迁移缓慢的问题，最大化发挥了各材料的优势。
尤其是团队利用两种材料界面处产生的光掺杂（photodoping）效应，实现了对光信号的大幅放大。结果表明，所开发的传感器具有足以快速、精准捕捉极其微弱红外信号的高灵敏度和高探测性能。其光响应度达到 7.5×10? A/W，探测率达到 10? Jones 水平。
研究团队合影。自左起为DGIST的 Lee Jongsu、Jeong Seokjin，KIST的 Park Mincheol、Ko Hyunwoo、Jo Suyeon，KIMS的 Kim Yonghun，庆北大学的 Na Hyeonsu 共同研究团队成员。DGIST提供
View original image研究团队不仅实现了单个器件，还直接制作了 32×32 像素的红外图像传感器阵列，并成功完成了实际图像测试。这意味着，如果与现有互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺结合，有望快速扩展为低成本、大面积的下一代短波红外相机。以当前原型传感器水平来看，预计在未来约2年内有望实现技术扩展与应用。
DGIST能源工学系教授 Lee Jongsu 表示：“通过结合量子点优异的光吸收特性与二维半导体快速电荷迁移特性，我们克服了传统红外传感器的根本性局限”，“该技术将成为高分辨率红外相机和下一代智能光传感系统的核心基础技术”。
此次研究成果已发表于材料科学领域国际学术期刊《Advanced Materials》3月刊。
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