Инфракрасные датчики сделали безопасными для здоровья — токсичные вещества в них заменили квантовыми точками

Европейские учёные изобрели и испытали технологию производства не содержащих ядовитых веществ инфракрасных датчиков. До сих пор подобные датчики содержали ртуть, фосфор, свинец и другие вещества не совместимые со здоровьем человека. Открытие безопасных материалов позволит повсеместно внедрить инфракрасное зрение, что подтолкнёт производство, робототехнику и улучшит качество жизни людей.

Исследователи из испанского Института фотонных наук (ICFO) совместно со специалистами из дочерней компании Qurv разработали новый тип квантовых точек, чувствительных к диапазону 1–2 мкм (SWIR, short wave infrared или коротковолновый инфракрасный диапазон). Квантовые точки называют квантовыми не только за то, что они работают на принципах квантовой физики.

Квант в оригинале — это порция чего-то. Квантовые точки — это «порции» полупроводников нанометрового размера, которые действуют как отдельный элемент. В случае квантовых точек в составе датчиков изображения они поглощают свет одной длины волны и/или генерируют свет другой длины волны. Чувствительные к инфракрасному диапазону квантовые точки улавливают свет в этом диапазоне, а излучают его в видимом.

Как вариант для изготовления массива квантовых точек используется технология осаждения или синтеза из коллоидных растворов. Традиционно прекурсоры для таких растворов создавались с использованием фосфина. Исследователи заменили это токсичное вещество безопасным соединением теллурида серебра (Ag₂Te). Изготовленные таким образом квантовые точки использовали для создания SWIR-фотоприёмника. Опытный фотоприёмник продемонстрировал отличные характеристики в спектральном диапазоне от 350 до 1600 нм с линейным динамическим диапазоном, превышающим 118 дБ.

Затем учёные собрали полноценную матрицу на базе традиционных CMOS-элементов. Испытания матрицы показали, что всё работает без нареканий. Так, новые инфракрасные датчики помогли увидеть кремниевую пластину на просвет (кремний прозрачен для инфракрасных лучей), а также визуализировали изображение предметов в пластиковой бутылке с мутным раствором жидкости, которые не были видны для обычного взгляда.

Безопасные для здоровья и чувствительные к инфракрасному свету квантовые точки можно использовать повсеместно, уверены учёные. От нанесения на обычные оконные стёкла до систем машинного зрения и установки в смартфоны и гарнитуры. Они помогут видеть сквозь туман, снег и ночь, анализировать состав продуктов, помогать спасателям и медикам.