Room-temperature Operation Single-Photon Detectors Based on Nanoparticle Super-gated Organic Field Effect Transistors

基于纳米粒子超选通有机场效应晶体管的室温操作单光子探测器

基本信息

  • 批准号:
    1265834
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-04-15 至 2018-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this award is to develop room-temperature operation single-photon photodetectors utilizing a structure of nanoparticle super-gated organic field effect transistors. Such photodetectors will use the incident photons as a switching valve to control the current flowing through the transistors. Light absorbing nanoparticles will be sandwiched between two gate dielectric layers to tune the source-drain output current of the transistors. The thickness of a second dielectric layer will be controlled to be very small so that photo-generated electrons in the nanoparticles can cause a dramatic variation of the hole transport behavior in the semiconductor channel by the columbic interaction between the electrons and holes. Therefore, one absorbed photon in the nanoparticles can cause a large output current variation in the transistor, which will realize huge apparent gain for single photon detection applications. The sensitivity of present photodectors will be improved with optimized semiconductor channel materials, device structure parameters, and the size of the transistor detector will be scaled down for single photon detection. If successful, this project will yield a new generation of low cost, disposable, uncooled single-photon detectors with unprecedented performance over traditional single photon detectors, such as photomultiplier tubes or avalanche photodiodes. The super-gating detection mechanism and device structure will also establish the platform for single photon detection of very weak radiation from a broad spectrum from near infrared to ultraviolet as well as high energy radiation such as X-ray. The application of this type of photodetector in sensor array will enable higher resolution images because of the increased fill factor of each pixel. The application of such high sensitivity photodetectors in medical devices, such as computerized tomography scanners, would reduce the radiation dose exposed to the patient.
该奖项的目标是利用纳米粒子超栅有机场效应晶体管的结构开发室温操作的单光子光电探测器。这种光电探测器将使用入射光子作为开关阀来控制流经晶体管的电流。光吸收纳米颗粒将夹在两个栅极介电层之间,以调节晶体管的源极-漏极输出电流。第二介电层的厚度将被控制为非常小,使得纳米颗粒中的光生电子可以通过电子和空穴之间的库仑相互作用引起半导体沟道中的空穴传输行为的显著变化。因此,纳米颗粒中的一个吸收光子可以引起晶体管中的大的输出电流变化,这将实现用于单光子检测应用的巨大表观增益。通过优化半导体沟道材料、器件结构参数,可以提高现有光电探测器的灵敏度,并且可以缩小晶体管探测器的尺寸,实现单光子探测。如果成功,该项目将产生新一代低成本,一次性,非制冷单光子探测器,其性能超过传统的单光子探测器,如光电倍增管或雪崩光电二极管。超选通探测机制和器件结构还将建立从近红外到紫外的宽光谱的非常弱的辐射以及诸如X射线的高能辐射的单光子探测的平台。这种类型的光电探测器在传感器阵列中的应用将使更高的分辨率的图像,因为每个像素的填充因子增加。这种高灵敏度光电探测器在诸如计算机断层扫描仪的医疗设备中的应用将减少暴露于患者的辐射剂量。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jinsong Huang其他文献

Nanostructured Organic Light‐Emitting Devices
纳米结构有机发光器件
  • DOI:
    10.1002/9783527665105.ch17
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Juo‐Hao Li;Jinsong Huang;Yang Yang
  • 通讯作者:
    Yang Yang
Group delay time and Hartman effect in strained Weyl semimetals
应变外尔半金属中的群延迟时间和哈特曼效应
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/ab4619
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhonghui Xu;Zhuobin Siu;Yan Chen;Jinsong Huang;Yanling Li;Chi Sun;Can Yesilyurt;Mansoor B A Jalil
  • 通讯作者:
    Mansoor B A Jalil
Photovoltaic diode effect induced by positive bias poling of organic layer-mediated interface in perovskite heterostructure alpha-HC(NH2)2PbI3/TiO2
钙钛矿异质结构 α-HC(NH2)2PbI3/TiO2 中有机层介导界面的正偏压引起的光伏二极管效应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Hong-Jian Feng;Jinsong Huang;Xiao Cheng Zeng
  • 通讯作者:
    Xiao Cheng Zeng
Phonon spectrum and electronic structures of WTe2: A first-principles calculation
WTe2 的声子谱和电子结构:第一性原理计算
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2020.127081
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    zhonghui Xu;Bing Luo;Zhuo Bin Siu;Yan Chen;Jinsong Huang;Yanling Li;Chi Sun;Tong Chen;Mansoor B.A. Jalil
  • 通讯作者:
    Mansoor B.A. Jalil
Enhancing the quantum state transfer between two atoms in separate cavities via weak measurement and its reversal
通过弱测量及其逆转增强不同腔中两个原子之间的量子态转移
  • DOI:
    10.1007/s11128-017-1706-8
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yan-Ling Li;Jinsong Huang;Zhonghui Xu;Xing Xiao
  • 通讯作者:
    Xing Xiao

Jinsong Huang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jinsong Huang', 18)}}的其他基金

2022 Unconventional Semiconductors and Their Applications GRC
2022非常规半导体及其应用GRC
  • 批准号:
    2204494
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Bifacial all perovskite tandem solar cells for a sustainable energy future
双面全钙钛矿串联太阳能电池,实现可持续能源的未来
  • 批准号:
    2050357
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Surface analytical investigation on stability of organometal trihalide perovskite
合作研究:有机金属三卤化物钙钛矿稳定性的表面分析研究
  • 批准号:
    1903981
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Combined Macroscopic and Nanoscopic Studies of the Photovoltaic Behavior of Organic Perovskite Materials
有机钙钛矿材料光伏行为的宏观和纳米相结合研究
  • 批准号:
    1801741
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Perovskite Photodetectors with Microcavity Organic Light Emitting Diodes for Sensing Applications
合作研究:用于传感应用的具有微腔有机发光二极管的钙钛矿光电探测器
  • 批准号:
    1747674
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER:Increasing charge separation and extraction by ferroelectric polymer induced persisting electric-field for efficient organic solar cells
职业:通过铁电聚合物诱导持续电场提高高效有机太阳能电池的电荷分离和提取
  • 批准号:
    1747660
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Perovskite Photodetectors with Microcavity Organic Light Emitting Diodes for Sensing Applications
合作研究:用于传感应用的具有微腔有机发光二极管的钙钛矿光电探测器
  • 批准号:
    1608610
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Combined Macroscopic and Nanoscopic Studies of the Photovoltaic Behavior of Organic Perovskite Materials
有机钙钛矿材料光伏行为的宏观和纳米相结合研究
  • 批准号:
    1505535
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
ARI-MA: Trap-Triggered Organic Field Effect Transistor as Low-Cost, Uncooled, Highly Sensitive Solid-State Photodetectors for Radiation Sensing
ARI-MA:陷阱触发有机场效应晶体管,作为用于辐射传感的低成本、非冷却、高灵敏度固态光电探测器
  • 批准号:
    1348272
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER:Increasing charge separation and extraction by ferroelectric polymer induced persisting electric-field for efficient organic solar cells
职业:通过铁电聚合物诱导持续电场提高高效有机太阳能电池的电荷分离和提取
  • 批准号:
    1252623
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

亚低温调控颅脑创伤急性期神经干细胞Mpc2/Lactate/H3K9lac通路促进神经修复的研究
  • 批准号:
    82371379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Ni-20Cr合金梯度纳米结构的低温构筑及其腐蚀行为研究
  • 批准号:
    52301123
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多层次纳米叠层块体复合材料的仿生设计、制备及宽温域增韧研究
  • 批准号:
    51973054
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于非接触测量的超高温MEMS压力传感器基础研究
  • 批准号:
    51075375
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    41.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型高性能NBN基传感器材料的性能调控及其高温导电机理研究
  • 批准号:
    51002087
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
阴离子聚合速度及副反应控制机理及其用于(甲基)丙烯酸酯室温以上常规聚合的研究
  • 批准号:
    50933002
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
生物膜式反应器内复杂热物理参数动态场分布的多尺度实时测量方法研究
  • 批准号:
    50876120
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
智能控温兼控释药多法治癌用磁性聚合物微球
  • 批准号:
    50702037
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Room temperature operation of photoelectric spin conversion device with electron spin amplification function
具有电子自旋放大功能的光电自旋转换器件的室温操作
  • 批准号:
    21H01356
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Realizing the operation of logic circuits based on single-electron transistors at room temperature
实现基于单电子晶体管的逻辑电路在室温下的运行
  • 批准号:
    19K15390
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Development of continuous-wave terahertz light source with broadband and room temperature operation
开发宽带、室温工作的连续波太赫兹光源
  • 批准号:
    18K04274
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of room temperature operation InAs-based THz wave detectors
室温操作 InAs 基太赫兹波探测器的开发
  • 批准号:
    17K14673
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Development of electro-magnetic phase switching device with non-volatile operation at room temperature
常温非易失性工作电磁换相装置的研制
  • 批准号:
    16K14377
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Diffraction-grating coupled surface emitting Terahertz quantum cascade laser source for high power, room temperature continuous wave operation
用于高功率、室温连续波操作的衍射光栅耦合表面发射太赫兹量子级联激光源
  • 批准号:
    1607838
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Low voltage operation of new functional circuits by a silicon single electron transistor and CMOS at room temperature
硅单电子晶体管和 CMOS 新型功能电路在室温下低压运行
  • 批准号:
    15H02247
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Development of nanofreezer substrate for realizing room-temperature operation of single-electron and spin devices
开发用于实现单电子和自旋器件室温运行的纳米冷冻基板
  • 批准号:
    24651168
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Study on High Temperature Superconducting Induction/Synchronous Machine Without Utilization of Rare-earth-elements Realizing Continuous Operation from Room Temperature
不使用稀土元素的高温超导感应/同步电机实现室温连续运行的研究
  • 批准号:
    23360124
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Helicon-wave-excited-plasma sputtering epitaxy of polariton laser structures for room temperature operation
用于室温操作的偏振激元激光器结构的螺旋波激发等离子体溅射外延
  • 批准号:
    22246037
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 30万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了