Published November 1, 2023
| Version v1
Publication
Emerging optoelectronic architectures in carbon nanotube photodetector technologies
- 1. Beijing Jiaotong University
- 2. Peking University
Description
Photodetectors are the fundamental building blocks for many optoelectronic systems, including night vision, optical communications, biomedical imaging, security and motion detection. Carbon nanotubes (CNTs), which have a direct-bandgap structure, a broad spectral response and a large absorption coefficient, provide an ideal research platform for the exploration of high-performance infrared photodetectors. In the past twenty years, great efforts have been devoted to improve detection sensitivity via adopting high-purity CNT films, various doping strategies, optical manipulations and sensitizing nanostructures. Despite considerable strides made, challenges remain in simultaneously achieving high responsivity, low dark current and fast response. In this Review, we summarize recent advances on key device construction strategies and underlying concepts that contribute to improve performance of fabricated CNT photodetectors. The newly emerging heterojunction gated CNT transistors and their potential are highlighted to overcome trade-offs between the optical and electronic processes. Novel applications of CNT photodetectors are further summarized for advanced optoelectronic technologies.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد أجهزة الكشف الضوئي اللبنات الأساسية للعديد من الأنظمة الإلكترونية الضوئية، بما في ذلك الرؤية الليلية والاتصالات البصرية والتصوير الطبي الحيوي والأمن وكشف الحركة. توفر الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs)، التي لها بنية فجوة مباشرة واستجابة طيفية واسعة ومعامل امتصاص كبير، منصة بحث مثالية لاستكشاف الكواشف الضوئية عالية الأداء بالأشعة تحت الحمراء. في السنوات العشرين الماضية، تم تكريس جهود كبيرة لتحسين حساسية الكشف من خلال اعتماد أفلام CNT عالية النقاء، واستراتيجيات المنشطات المختلفة، والتلاعب البصري، وتوعية الهياكل النانوية. على الرغم من الخطوات الكبيرة التي تم تحقيقها، لا تزال التحديات قائمة في تحقيق استجابة عالية في وقت واحد، وتيار مظلم منخفض واستجابة سريعة. في هذه المراجعة، نلخص التطورات الحديثة في استراتيجيات بناء الأجهزة الرئيسية والمفاهيم الأساسية التي تساهم في تحسين أداء الكواشف الضوئية المصنّعة CNT. يتم تسليط الضوء على ترانزستورات CNT ذات الوصلات غير المتجانسة الناشئة حديثًا وإمكاناتها للتغلب على المفاضلات بين العمليات البصرية والإلكترونية. يتم تلخيص التطبيقات الجديدة للكاشفات الضوئية CNT بشكل أكبر للتقنيات الإلكترونية الضوئية المتقدمة.Translated Description (French)
Les photodétecteurs sont les éléments fondamentaux de nombreux systèmes optoélectroniques, notamment la vision nocturne, les communications optiques, l'imagerie biomédicale, la sécurité et la détection de mouvement. Les nanotubes de carbone (CNT), qui ont une structure à bande interdite directe, une large réponse spectrale et un coefficient d'absorption élevé, constituent une plate-forme de recherche idéale pour l'exploration de photodétecteurs infrarouges haute performance. Au cours des vingt dernières années, de grands efforts ont été consacrés à l'amélioration de la sensibilité de détection par l'adoption de films CNT de haute pureté, de diverses stratégies de dopage, de manipulations optiques et de nanostructures sensibilisantes. Malgré des progrès considérables, il reste des défis à relever pour atteindre simultanément une réactivité élevée, un faible courant d'obscurité et une réponse rapide. Dans cette revue, nous résumons les avancées récentes sur les stratégies de construction de dispositifs clés et les concepts sous-jacents qui contribuent à améliorer les performances des photodétecteurs CNT fabriqués. Les transistors CNT à grille à hétérojonction nouvellement émergents et leur potentiel sont mis en évidence pour surmonter les compromis entre les processus optiques et électroniques. Les nouvelles applications des photodétecteurs CNT sont résumées pour les technologies optoélectroniques avancées.Translated Description (Spanish)
Los fotodetectores son los componentes fundamentales de muchos sistemas optoelectrónicos, como la visión nocturna, las comunicaciones ópticas, las imágenes biomédicas, la seguridad y la detección de movimiento. Los nanotubos de carbono (CNT), que tienen una estructura de banda prohibida directa, una amplia respuesta espectral y un gran coeficiente de absorción, proporcionan una plataforma de investigación ideal para la exploración de fotodetectores infrarrojos de alto rendimiento. En los últimos veinte años, se han dedicado grandes esfuerzos a mejorar la sensibilidad de detección mediante la adopción de películas CNT de alta pureza, diversas estrategias de dopaje, manipulaciones ópticas y nanoestructuras sensibilizantes. A pesar de los considerables avances realizados, siguen existiendo desafíos para lograr simultáneamente una alta capacidad de respuesta, una baja corriente oscura y una respuesta rápida. En esta revisión, resumimos los avances recientes en las estrategias clave de construcción de dispositivos y los conceptos subyacentes que contribuyen a mejorar el rendimiento de los fotodetectores CNT fabricados. Se destacan los nuevos transistores CNT con compuerta de heterounión y su potencial para superar las compensaciones entre los procesos ópticos y electrónicos. Las aplicaciones novedosas de los fotodetectores CNT se resumen aún más para las tecnologías optoelectrónicas avanzadas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- البنى الإلكترونية الضوئية الناشئة في تقنيات الكاشف الضوئي للأنابيب النانوية الكربونية
- Translated title (French)
- Architectures optoélectroniques émergentes dans les technologies de photodétecteur à nanotubes de carbone
- Translated title (Spanish)
- Arquitecturas optoelectrónicas emergentes en tecnologías de fotodetectores de nanotubos de carbono
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388840449
- DOI
- 10.1016/j.fmre.2023.11.001
References
- https://openalex.org/W1891377722
- https://openalex.org/W1964254587
- https://openalex.org/W1967402264
- https://openalex.org/W1971398051
- https://openalex.org/W1977358825
- https://openalex.org/W1977406767
- https://openalex.org/W1980139963
- https://openalex.org/W1983113113
- https://openalex.org/W1984706511
- https://openalex.org/W1986980084
- https://openalex.org/W1987919355
- https://openalex.org/W1991426460
- https://openalex.org/W1995646808
- https://openalex.org/W1995790014
- https://openalex.org/W1999492381
- https://openalex.org/W2004944414
- https://openalex.org/W2005257995
- https://openalex.org/W2006753840
- https://openalex.org/W2006981518
- https://openalex.org/W2009716695
- https://openalex.org/W2016748479
- https://openalex.org/W2019747902
- https://openalex.org/W2021064718
- https://openalex.org/W2025767839
- https://openalex.org/W2026232233
- https://openalex.org/W2028032426
- https://openalex.org/W2031205720
- https://openalex.org/W2032064716
- https://openalex.org/W2034155041
- https://openalex.org/W2035374584
- https://openalex.org/W2036278835
- https://openalex.org/W2036727848
- https://openalex.org/W2039330607
- https://openalex.org/W2046571347
- https://openalex.org/W2051165013
- https://openalex.org/W2061099596
- https://openalex.org/W2067220533
- https://openalex.org/W2070916489
- https://openalex.org/W2083970192
- https://openalex.org/W2088471061
- https://openalex.org/W2110020133
- https://openalex.org/W2142964587
- https://openalex.org/W2143225226
- https://openalex.org/W2150727741
- https://openalex.org/W2150916747
- https://openalex.org/W2160788064
- https://openalex.org/W2160852466
- https://openalex.org/W2168426010
- https://openalex.org/W2170276498
- https://openalex.org/W2194971073
- https://openalex.org/W2269485444
- https://openalex.org/W2319847768
- https://openalex.org/W2320129033
- https://openalex.org/W2320137895
- https://openalex.org/W2321001359
- https://openalex.org/W2325946515
- https://openalex.org/W2327670854
- https://openalex.org/W2427149990
- https://openalex.org/W2468828530
- https://openalex.org/W2522009561
- https://openalex.org/W2522494885
- https://openalex.org/W2543142123
- https://openalex.org/W2554341508
- https://openalex.org/W2560107654
- https://openalex.org/W2565968176
- https://openalex.org/W2582548331
- https://openalex.org/W2586058884
- https://openalex.org/W2603600140
- https://openalex.org/W2623288837
- https://openalex.org/W2741574130
- https://openalex.org/W2742309508
- https://openalex.org/W2750482021
- https://openalex.org/W2755811350
- https://openalex.org/W2763048613
- https://openalex.org/W2765122139
- https://openalex.org/W2773245260
- https://openalex.org/W2794943560
- https://openalex.org/W2802531399
- https://openalex.org/W2806545116
- https://openalex.org/W2883529779
- https://openalex.org/W2885287927
- https://openalex.org/W2886157921
- https://openalex.org/W2893128868
- https://openalex.org/W2894206760
- https://openalex.org/W2894312210
- https://openalex.org/W2896783098
- https://openalex.org/W2902340352
- https://openalex.org/W2903123098
- https://openalex.org/W2903656531
- https://openalex.org/W2904183136
- https://openalex.org/W2919669269
- https://openalex.org/W2944178247
- https://openalex.org/W2963225476
- https://openalex.org/W2966688266
- https://openalex.org/W2969366428
- https://openalex.org/W2971243822
- https://openalex.org/W2977950639
- https://openalex.org/W2981685146
- https://openalex.org/W2988550968
- https://openalex.org/W3000575769
- https://openalex.org/W3005639868
- https://openalex.org/W3008897998
- https://openalex.org/W3008922079
- https://openalex.org/W3025398342
- https://openalex.org/W3026984972
- https://openalex.org/W3038198807
- https://openalex.org/W3044259753
- https://openalex.org/W3081159380
- https://openalex.org/W3092780613
- https://openalex.org/W3094971848
- https://openalex.org/W3096122204
- https://openalex.org/W3118803514
- https://openalex.org/W3126357141
- https://openalex.org/W3159755911
- https://openalex.org/W3174385126
- https://openalex.org/W3175149747
- https://openalex.org/W3179095255
- https://openalex.org/W3189556335
- https://openalex.org/W3203462677
- https://openalex.org/W3209644892
- https://openalex.org/W4210913201
- https://openalex.org/W4224075156
- https://openalex.org/W4250750718
- https://openalex.org/W4280511741
- https://openalex.org/W4282830914
- https://openalex.org/W4282917828
- https://openalex.org/W4283016438
- https://openalex.org/W4286255346
- https://openalex.org/W4306812664
- https://openalex.org/W4308752333
- https://openalex.org/W4311974339
- https://openalex.org/W4313419482
- https://openalex.org/W4318671588
- https://openalex.org/W4320486940
- https://openalex.org/W4320717454
- https://openalex.org/W4321459242
- https://openalex.org/W4322619282
- https://openalex.org/W4361866754
- https://openalex.org/W4362509940
- https://openalex.org/W4381715086
- https://openalex.org/W4385278464