新型光频转换技术赋能光电探测器，拓展万亿级传感器市场
2021-09-30 20:29:50   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

世界正朝着万亿级传感器市场的方向发展，数十亿搭载多款传感器的器件将通过物联网（IoT）连接运行。物联网感知层的重要组成部分是传感器，它们是基于半导体的微小电子元件，可探测外界物理信号并将其转换为电信号。其中，光电传感器用量最大，从家用电子产品、医疗保健设备到光通信系统及汽车。

近年来，光电传感器的研究取得了显著进展。科学家们一直在努力开发一款能够检测光的高动态范围、易于制造且节能的传感器。经济高效的消费类产品使用的大多数光电传感器都很节能，但容易受到外部环境干扰信号（如干扰性光信号）的影响，从而对其性能产生不利影响。为了解决该问题，产品设计使用了光频转换器线路（LFC），具有更好的信噪比。然而，大多数LFC由硅基光电探测器制成，会限制光的探测范围。此外，LFC的使用会导致芯片面积浪费，这成为紧凑型器件设计多功能电子电路时的难题。

据麦姆斯咨询报道，由韩国仁川国立大学（Incheon National University）Sung Hun Jin教授领导的研究团队展示了一种高效的光电探测器系统，该系统可克服传统LFC的局限性。该研究成果于2021年6月10日在线发布，随后发表在Small期刊第26期第17卷中，研究人员报告了利用p型单壁碳纳米管（SWNT）和n型非晶铟镓锌氧化物（IGZO）薄膜晶体管开发的互补光敏逆变器。

Jin教授解释说：“我们的光电探测器在光频转换方面采用了不同的方法。与传统的LFC不同之处在于，我们使用了依赖于光而非电压的组件。”

新的设计架构使得LFC芯片面积设计更具优越性，外观更紧凑，从而适用于柔性电子器件。研究团队使用该光电传感器系统进行的实验表明，该系统具有出色的光学特性，包括在大范围内的高可调谐性和响应性。LFC还展示了扩大面积的可能性，并易与最先进的硅芯片集成。

该研究开发的LFC系统可用于构建具有高水平信号完整性，以及出色信号处理和传输能力的光电传感器系统。上述具有竞争力的特性使其成为未来物联网传感器应用场景的有力竞争者。“基于低维半导体的LFC将成为万亿级传感器领域的核心部件之一。我们的LFC方案将应用于医疗血氧饱和度（SpO₂）检测、农业自动照明，或用于虚拟现实（VR）和增强现实（AR）高级显示器等领域。”Jin教授总结道。

延伸阅读：

《印刷和柔性传感器技术及市场-2021版》

《AR/VR/MR光学元件和显示器-2020版》