硅基叠层径向结仿生三原色光电探测器

发布时间：2021-12-01 19:14

　　人眼具有非常精细而独特的三维结构。其中,实现光电信号转换的视网膜细胞结构在色彩识别和感知光线的过程中发挥着至关重要的作用。视网膜中的视锥细胞通过其锥形形貌以及丛林状的阵列,可实现高效的光吸收,并进一步通过其中的不同的视蛋白将之转换成为相应的生物电信号,从而实现对红、绿、蓝三色识别功能。通过仿生结构设计,使用径向节光电探测微纳单元阵列,有望模拟人眼视网膜杆状细胞的结构,实现高效光信号吸收和探测,并进一步探索新的三原色探测机理和功能。在传统的硅工艺中,电荷耦合器件（CCD）色彩探测实现模式中,需要在感光层上覆盖一层滤波阵列才能实现对RGB三原色的选择性识别。基于此器件结构,到目前为止,其集成度与分辨率都已经逼近极限（1.43μm/像素）,而且受限于光波衍射效应已经很难再有突破。而利用仿生径向结三维探测结构,可以运用纳米材料本身以及三维腔体模式的独特选择性光吸收特性,舍弃对附加滤波片的需求;另一方面,径向结阵列中的单根纳米线就可以实现一个全RGB三原色像素点的功能,可进一步提高器件的集成密度。基于此设想,本论文提出运用非晶硅（a-Si）作为最为贴近可见光光谱范围的吸收材料,在硅纳米线阵列上制... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＣＣＤ三层结构示意图，从上到下，依次为微透镜头、分色镜、ＣＣＤ??

眼睛是绝大部分生物接受光学信号以此产生反馈并在大脑内产生视觉信息??的窗口。对于人类来说，眼睛是最重要的感觉器官之一，但同时，眼睛又是人体??最精细也最脆弱的部位。眼睛的示意图如图１．３，通常来讲，眼睛的结构都是球??状的，中间是一层具有聚焦作用的胶状物质一晶状体，晶状体上覆盖了一层可以??２??

等重要组成部分??人眼内的色彩识别与光线感应主要归功于视网膜内的视锥细胞阵列［ｗ］，其??形貌结构如图１．４所示，这种细胞阵列呈锥形或圆柱形排布，形成一种丛林状的??三维结构排布。当光线照射到细胞阵列时，这种三维的丛林结构可以很好的将光??线陷在丛林中，从而实现很充分的光谱吸收，另一方面，每个单独的视锥细胞都??可以作为一个像素点在人眼内独立工作，通过其内包含的不同化学物质，对不同??波段的光实现不同信号的输出，实现人眼对多色光谱的吸收与区分［２，６“３］。这是??自然界在千百万年的进化中形成的一种卓越的识别方式，这种方式给我们在仿生??利用该结构改进多色传感器上，引导了一条及其新颖而独特的道路。这种启发在??于，我们是否可以突破传统的三层平面结构的设计，抛开严重限制传感器集成度??的滤波片


本文编号：3526900