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昼夜の認識と距離測定を統合するブロードバンドフォトセクター材料

Newswise - 韓国の研究チームは、複数の光波長の検出を統合できる次世代センサー材料を開発しました。Wooseok博士の歌が率いる共同研究チーム 韓国研究所化学技術研究所（Krict） また、Sungkyunkwan UniversityのDae Ho Yoon教授は、既存の市販の材料と比較して幅広い波長を感知できる新しいブロードバンド光検出器材料の開発に成功し、6インチのウェーハスケール基板で費用対効果の高い合成を達成しました。光検出器は通常、検出する波長範囲に応じて異なるカテゴリに分割され、スマートデバイス、セキュリティ、環境監視、およびヘルスケアでアプリケーションを提供します。これまで、目に見える、近赤外（NIR）、中infrared（MWIR）、および長波赤外線（LWIR）用の個別のセンサーが必要でした。たとえば、さまざまな機能に複数のセンサーをマウントするためには、自動運転車または軍用ドローンが必要でした。ただし、ブロードバンドの光検出器は、複数の波長範囲を単一のセンサーに統合します。 2次元（2D）材料に基づく従来のブロードバンドセンサーは、可視性からNIR波長からNIRの波長からのみ検出できましたが、MWIRとLWIRの検出は限られており、湿度と温度の変動の下での安定性が低い屋外または防衛アプリケーションが妨げられました。新しく開発されたブロードバンド光検出器材料は、目に見えるものからLWIRまでの全スペクトルを検出し、高温および高湿度条件下でも安定性を維持します。これにより、複数のセンサーを単一の統合デバイスに置き換えることで、製品設計を簡素化し、生産コストを削減できます。たとえば、自律型の車両または軍事ドローンは、可視光センサー（昼間のイメージングと認識のため）、Lidar（距離測定用）などのNIRセンサー、およびMWIR/LWIRセンサー（夜間の人間の検出）を1つに統合できます。チームは、Tellurium（TE）置換を伴う2D半導体スズセレニド（SNSE）から派生したトポロジカル結晶絶縁体（snse₀.₉te₀.）を使用しました。量子材料として、TCIは狭い帯域ギャップを示し、MWIRやLWIRなどの長波長光の検出を可能にしながら、高い安定性を維持します。広い帯域ギャップのために低エネルギー光子を検出できない従来の2D半導体とは異なり、TCI構造により、電子は表面状態を自由に移動し、人間の指で放出されるような微妙なLWIR熱放射を含むブロードバンドと非常に敏感な検出を可能にします。その結果、この新しい材料は、従来の2D半導体（0.4〜1.2μm）と比較して、約8倍の範囲（0.5〜9.6μm）でブロードバンド検出を実現します。また、薄く、軽量で、高温、湿度、さらには水中条件下でも非常に安定しています。もう1つの重要な利点は、簡素化された低コストの製造プロセスです。従来のTCI合成には、分子ビームエピタキシー（MBE）などの高価な超高血圧装置が必要でしたが、研究チームはsnse..tete₀.₁を設計しました。これにより、既存の半導体プロセスと互換性があるヤシサイズの6インチウェーハでの均一な生産により、大規模な製造に適しています。チームは現在、このテクノロジーを8インチ以上のウェーハに拡張し、センサーアレイと回路を統合して完全なセンサーモジュールを開発しています。Wooseok Song博士は、「このセンサーは、自動運転車や軍用ドローンからスマートウォッチやホームIoTセキュリティシステムに至るまでのアプリケーションをカバーできます。」クリクトのヤング・クック・リー大統領は、「このブレークスルーは、高価な輸入ブロードバンドセンサーを交換し、高性能で国内で生産されたブロードバンドセンサーの時代の到来を告げるターニングポイントをマークします」と強調しました。この研究は、2025年7月にACS Nano（Impact Factor：16.0）に掲載されました。Dr。WooseokSong（Krict）とDae Ho Yoon教授（Sungkyunkwan University）は、最初の著者としてクリックのヒョンリーとヒョンクJoが対応する著者を務めました。###Krictは、韓国政府が資金提供する非営利研究所です。 1976年の基礎以来、Krictは化学、材料科学、環境科学、化学工学の分野で国家化学技術の前進において主導的な役割を果たしてきました。現在、クリックは、化学と工学の分野で最も挑戦的な問題に取り組む世界的に主要な研究所になるために前進しており、世界に利益をもたらし、健康な惑星の維持に貢献する化学技術の開発においてその役割を果たし続けます。 Krictのより詳細な情報は、で見つけることができます https://www.krict.re.kr/eng/この研究は、Krictの基礎研究プログラムと韓国国立研究財団のNano/Materials Technology Developmentプログラムを支援しました。 #昼夜の認識と距離測定を統合するブロードバンドフォトセクター材料