Page 163 - 机械设计制造与自动化技术研究
P. 163
第五章 机电一体化系统设计
在图像传感器中作为光吸收层的显著优势，极大地丰富了器件性能。基于二维半
导体禁带宽度（Eg）的差异，根据光子能量和波长公式 λ（nm）=1240/Eg（eV）
计算可得，禁带宽度大于 3eV 的二维半导体紫外波段的光吸收；而对于禁带宽
度小于 1.5eV 的二维半导体，则适合用于实现红外波段的光吸收。
图 5-1 展示了几种典型的二维半导体的晶体结构及其对应的光吸收波段。以
氧化镓（Ga2O3）为例，作为一种典型的宽禁带半导体其能够响应紫外波段的光，
Ga2O3 图像传感器可以用于实现紫外成像功能演示。碲（Te）及碲化铂（PtTe2）
这类典型的窄带隙二维半导体是实现红外光吸收的理想材料，已有研究证实了其
在此方面的优异性能。此外，二硫化钼（MoS2）、硒化亚锗（GeSe）以及硒化
亚锡（SnSe）等二维半导体材料在包括可见光波段在内的较宽光谱范围内显示出
优异的光吸收特性，是构建可见光图像传感器的理想选择。
图 5-1 典型的二维半导体晶体结构及其相应的光响应波段
二、二维半导体图像传感器对不同波段光的成像功能演示
通过采用禁带宽度各异的二维半导体作为光吸收层构筑图像传感器，可以
探索其在不同领域的应用潜力，例如医学成像、环境检测、固态照明和显示技术
等。如上文所述，带隙值约为 2eV 的二维半导体可用于构筑可见光图像传感器，
实现日常的可见光成像。带隙值小于 1.5eV 的二维半导体可用于构筑红外图像传
感器，有望在医疗成像及火灾检测等领域实现应用。进一步地，带隙值大于 3eV
的二维半导体可用于紫外光图像传感器的构筑，可应用于材料检测和分析。
·149·
