記者近日從合肥工業大學獲悉，該校首次制備出大晶粒非層狀結構的硒化鎳薄膜，并成功將其構筑為光探測器陣列，為新一代柔性圖像傳感器的研發提供了新的方法。相關成果日前發表在國際材料領域權威期刊《先進材料》上。
未來可穿戴智能設備要求圖像傳感器具有柔性，可以彎曲折疊，而目前在數碼相機中廣泛應用的集成圖像傳感器，由于其硅基底不具有柔性，難以滿足未來需求。而柔性低維材料被認為是硅基底的理想替代者。
該校材料科學與工程學院王敏教授和陳翌慶教授團隊與韓國成均館大學科研人員合作，提出了一種新的界面限域外延生長方法，成功制備出高質量大晶粒非層狀結構硒化鎳薄膜。課題組通過硒化鎳微米帶陣列的圖形化生長，構筑高性能且均勻性好的光探測器陣列，為柔性圖像傳感器的實現奠定了基礎。
據介紹，由于這種新型材料薄膜的晶粒達到微米尺度，晶粒間的晶界減少，顯著降低了晶界對載流子的散射，從而大幅提高了光探測器的響應度。實驗結果表明，基于微米尺度晶粒的高質量硒化鎳薄膜所制備的光探測器，每瓦光照可以獲得150安培的電流，其響應度比納米尺度晶粒的薄膜提高了4個量級。
“非層狀結構材料在自然界廣泛存在，但由于其缺乏內在各向異性生長的驅動力，這一結構材料的薄膜生長很難實現。”王敏教授介紹說，這一成果攻克了非層狀結構材料薄膜生長難題，可以應用于更多種類的相關材料。同時，這種材料在光探測器陣列的構筑方法、制備和加工工藝方面與目前廣泛采用的傳統互補金屬氧化物半導體電子學相兼容，更加有利于其實際應用。
編輯點評：目前可折疊手機的研發在行業內火熱進行中，這類具備柔性的可穿戴設備必須基于一些柔性材料，但以前的傳統材料往往不具備這樣的特點。目前這種新材料的研發攻克了材料科學界的一大難題，有望在未來的實際應用中得到推廣。
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