Durante los últimos 40 años, La microelectrónica ha avanzado a pasos agigantados gracias al silicio y la tecnología de semiconductores complementarios de óxido de metal (CMOS), habilitar la informática, teléfonos inteligentes, cámaras digitales compactas y de bajo costo, así como la mayoría de los dispositivos electrónicos en los que confiamos hoy.

Sin embargo, La diversificación de esta plataforma en aplicaciones distintas de los microcircuitos y las cámaras de luz visible se ha visto obstaculizada por la dificultad de combinar semiconductores que no sean de silicio con CMOS.

Los investigadores del ICFO ahora han superado este obstáculo, mostrando por primera vez la integración monolítica de un circuito integrado CMOS con grafeno, dando como resultado un sensor de imagen de alta resolución que consta de cientos de miles de fotodetectores basados ​​en grafeno y puntos cuánticos (QD). Lo incorporaron a una cámara digital altamente sensible a los rayos UV, luz visible e infrarroja simultáneamente. Esto nunca antes se había logrado con los sensores de imágenes existentes. En general, esta demostración de la integración monolítica del grafeno con CMOS permite una amplia gama de aplicaciones optoelectrónicas, tales como comunicaciones de datos ópticos de baja potencia y sistemas de detección compactos y ultrasensibles.

El estudio fue publicado en Fotónica de la naturaleza , y resaltado en la imagen de la portada. El trabajo fue realizado por ICFO en colaboración con la empresa Graphenea. El sensor de imagen de grafeno-QD se fabricó tomando puntos cuánticos coloidales PbS, depositarlos en el grafeno CVD y posteriormente depositar este sistema híbrido en una oblea CMOS con matrices de sensores de imagen y un circuito de lectura. Como comenta Stijn Goossens, "No se requirieron procesos complejos de procesamiento o crecimiento de materiales para lograr este sensor de imagen CMOS de punto cuántico de grafeno. Resultó fácil y económico de fabricar a temperatura ambiente y en condiciones ambientales". lo que significa una disminución considerable de los costes de producción. Es más, por sus propiedades, se puede integrar fácilmente en sustratos flexibles, así como en circuitos integrados de tipo CMOS ".

"Diseñamos los QD para que se extendieran al rango infrarrojo corto del espectro (1100-1900 nm), hasta un punto en el que pudimos demostrar y detectar el brillo nocturno de la atmósfera en un cielo oscuro y despejado que permitía una visión nocturna pasiva. Este trabajo muestra que esta clase de fototransistores puede ser el camino a seguir para una alta sensibilidad, bajo costo, Sensores de imagen infrarrojos que funcionan a temperatura ambiente y se dirigen al enorme mercado de infrarrojos que actualmente está sediento de tecnologías baratas. "dice Goossens.

"El desarrollo de este sensor de imagen monolítico basado en CMOS representa un hito para el bajo costo, sistemas de imágenes de banda ancha e hiperespectral de alta resolución, "dice el profesor de ICREA Frank Koppens. Dice que" en general, La tecnología grafeno-CMOS permitirá una gran cantidad de aplicaciones que van desde la seguridad, seguridad, Cámaras de bolsillo y teléfonos inteligentes de bajo costo, sistemas de control de incendios, cámaras de visión nocturna pasiva y vigilancia nocturna, sistemas de sensores automotrices, aplicaciones de imágenes médicas, desde la inspección alimentaria y farmacéutica hasta el control medioambiental, para nombrar unos pocos."