近日，我院赵强教授、文西兴教授团队在低噪声近红外成像芯片领域取得新进展，相关成果以“In Situ Bulk Passivation and Carrier Transport Modulation in Te-TeOx Films Enable Low-Noise Monolithic Near-Infrared Imagers”为题，在线发表于国际权威期刊《Advanced Materials》。我院为论文第一通讯单位，硕士研究生李铭、高天初、陈柯汎为论文共同第一作者，文西兴教授、赵强教授为共同通讯作者。
近红外成像技术在自动驾驶、工业检测、材料识别和生物医学诊断等领域具有重要应用价值。当前，近红外成像器件主要面临载流子复合严重、暗电流较高以及探测器阵列与读出电路难以高密度集成等问题。特别是窄带隙碲（Te）基红外半导体材料，虽然其具有低温制备、光学带隙可调等优势，但其内部缺陷及热激活载流子容易引起较大的暗电流和载流子复合，制约了器件探测性能及成像应用。
针对上述问题，研究团队提出了一种基于碲-氧化碲（Te-TeOx）纳米晶嵌入非晶基质结构的原位体钝化与载流子输运调控策略，通过磁控溅射原位构筑Te纳米晶/TeOx非晶氧化物基质复合薄膜，利用氧化物基质实现薄膜内部缺陷钝化，并调控载流子输运过程，在抑制载流子复合与保障光生载流子有效提取之间实现平衡，显著提升了器件性能。基于该策略，研究团队制备了高性能ZnO/Te-TeOx异质结光电二极管，在−10 mV偏压下暗电流密度低至9.70 nA cm−2，970 nm波段比探测率达到3.85 × 1012 Jones，最低可探测光功率达到1.35 pW，实现了低噪声、高灵敏度近红外探测。
图1单片集成的Te-TeOx近红外成像芯片及其性能表征。
在此基础上，研究团队实现了Te-TeOx光电探测器与256 × 256薄膜晶体管读出电路的直接单片集成，构建了近红外成像芯片及其焦平面成像系统，实现了近红外成像、不同溶液识别以及烟雾环境下的清晰成像，展示了该技术在复杂环境智能感知与近红外成像领域的应用潜力。
该研究提出的纳米晶嵌入非晶基质结构及原位体钝化策略，为碲基薄膜光电探测器的缺陷调控和载流子输运优化提供了新思路，也为低成本、高性能近红外成像器件与读出电路的直接单片集成提供了新的技术路径。
该研究得到江苏省基础研究计划、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金和国家自然科学基金等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.75669
（撰稿：文西兴 编辑：徐伟 审核：谌静）
