近日，我院安徽省MEMS工程技术研究中心许高斌教授团队于永强课题组针对有广泛应用前景的新型成像技术——单像素成像（single-pixel imaging），设计并制备了用于Hadamard单像素成像的低暗电流V₂CT_x/n-Si vdW肖特基光电二极管，在不添加任何滤波电路的条件下实现了高质量的128*128像素的成像结果。相关研究成果以“Low dark-current V₂CT_x/n-Si van der Waals Schottky photodiode for Hadamard single-pixel imaging” 为题发表在微电子器件权威期刊IEEE Electron Device Letters。研究生刘佳杨为论文第一作者，于永强副教授，许高斌教授和仪器科学与光电工程学院马孟超副教授为共同通讯作者。

图1 (a) Hadamard单像素成像原理图；(b)Hadamard单像素成像系统示意图及实验应用照片；采样率为(c) 25%, (d) 50%, (e) 75%和(f) 100%时的Hadamard光谱(上图)和成像结果(下图)。

单像素成像 (SPI) 作为一种新颖的计算成像技术，因其在解决传统成像中的一些难题方面具有巨大潜力而受到越来越多的关注，在三维 (3D) 成像、超光谱成像和太赫兹成像等领域具有广阔的应用前景。Hadamard单像素成像 (HSI) 作为SPI技术的代表，由于其与高速数字微镜器件 (DMD) 的完美匹配，能够有效地提高SPI的数据采集速度和图像重构质量。对弱光条件的可靠响应是发挥HSI优势的必要前提，因此，人们尝试使用高势垒高度、低暗电流的光电二极管来满足这一条件。然而，传统的硅基肖特基势垒光电二极管在提高肖特基势垒高度时遇到了金属电极材料在肖特基接触界面扩散导致接触质量差的难题。近年来，二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物 (MXenes)，由于其表面无悬挂键和功函数可调节的特性，已被有效应用于构建高势垒高度的肖特基势垒二极管结构。

研究者利用MXenes材料的表面官能团结构可以对MXenens材料的功函数进行调节的特性，设计并制备了垂直结构的V₂CT_x/n-Si van der Waals (vdW) 肖特基光电二极管。该器件具有高达1.37 eV的肖特基势垒高度，为目前硅肖特基势垒最高值；在零偏压和-2 V偏压时暗电流密度分别低至1.57*10^-12 A/cm²和1.25*10^-7 A/cm²， 远低于当前报道的硅基肖特基光电二极管的值；线性动态范围达到77 dB。将该光电二极管用于Hadamard单像素成像探测器，系统研究了采样率对成像质量的影响，实现了在25%采样率下128*128像素的高质量成像结果。研究结果对构建用于单像素成像的新型低暗电流光电二极管提供了新的途径。

该团队今年新增牵头单位主持国家重点研发课题1项、合作单位承担国家重点研发子课题1项、国家自然科学基金（青年基金）2项、安徽省重点研发1项以及安徽省自然科学基金1项等科研项目。

于永强 文/图  赵金华/审核