KR102103707B1 - 퀀텀닷 광 검출기 장치 및 관련 방법들 - Google Patents
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Abstract
장치는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하고, 상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버를 포함하고, 각각의 소스 및 드레인 전극들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름(5)을 가능하게 하도록 구성되고, 복수의 퀀텀닷들(quantum dots)은 입사 전자기 방사선(incident electromagnetic radiation)에 대한 노출시 전자-정공 쌍을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성되고, 상기 장치는 상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들(10)이 각각 상기 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍을 발생하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타낸다.
Description
본 개시는 특히 광 검출기들, 관련 방법들 및 장치에 관한 것이다. 특정 실시예들은 구체적으로 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍들을 발생시키도록 구성된 복수의 퀀텀닷들을 각각 갖는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하는 장치에 관한 것이다. 이들 실시예들에서, 장치는 제 1 및 제 2 광 검출기들이 전류의 증가 및 감소를 각각 생성하는 전자-정공 쌍을 발생하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타낸다. 일부 실시예들은 휴대형 전자 장치들, 특히 손에 들고 있을 수 있는 소위 휴대용 전자 장치들(비록 사용중에 크래들(cradle) 내에 위치될 수 있음)에 관련될 수 있다. 이러한 휴대용 전자 장치들은 소위 개인 휴대용 단말기들(PDAs) 및 태블릿 PC들을 포함한다.
하나 이상의 개시된 예시적인 양상들/실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스들/장치는 하나 이상의 오디오/텍스트/비디오 통신 기능들(예를 들어, 원격-통신, 비디오-통신, 및/또는 텍스트 전송), 단문 메시지 서비스(SMS)/멀티미디어 메시지 서비스(MMS)/이메일 기능들, 대화형/비-대화형 보기 기능들(예를 들어, 웹-브라우징, 네비게이션, TV/프로그램 시청 기능들), 음악 녹음/재생 기능들(예를 들어, MP3 또는 기타 형식 및/또는 (FM/AM) 라디오 방송 녹음/재생), 데이터 기능들의 다운로드/전송, 이미지 캡처 기능(예를 들어, (예: 내장) 디지털 카메라 사용), 및 게임 기능들을 제공할 수 있다.
새로운 광 검출기 디바이스들을 개발하기 위한 연구가 현재 진행 중이다.
사전에 공표된 문서 또는 이 명세의 임의의 배경에 대한 열거 또는 토론은 문서 또는 배경이 최첨단 기술의 일부이거나 일반적인 지식으로 인정된다는 의미로 받아들여서는 안 된다.
제 1 양태에 따르면, 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하는 장치가 제공되고,
광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버를 포함하고, 각 소스 및 드레인 전극들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이의 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되고, 복수의 퀀텀닷들은 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍들을 발생시켜 채널 멤버를 통해 흐르는 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성되고,
장치는 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 각각 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍들을 발생시키도록 구성되고, 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타낸다.
상기 장치는 광 검출기 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들이 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 각각 동시에 생성하는 전자-정공 쌍을 발생시키도록 구성될 수 있다.
복수의 퀀텀닷들은 상기 발생된 전자-정공 쌍의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 상기 퀀텀닷들 상의 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 검출 가능한 변화를 생성할 수 있도록 구성된 리간드들(ligands)을 포함할 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 상기 제 1 광 검출기의 리간드들은 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 제 2 광 검출기의 리간드들과 다른 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 반대로 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 상기 제 1 광 검출기의 리간드들은 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 상기 제 2 광 검출기의 리간드들과 동일한 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 전압의 인가시 전기장을 발생하도록 구성된 게이트 전극을 각각 포함하고, 상기 발생된 전기장은 상기 발생된 전자-정공 쌍들의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 퀀텀닷들 상에 상기 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 상기 검출 가능한 변화를 생성할 수 있게 한다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들을 포함할 수 있고, 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 상이한 타입들의 전하 캐리어의 상기 각각의 채널 멤버들로의 전달을 가능하게 하도록, 상기 제 1 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압은 상기 제 2 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압과 반대 극성을 가질 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 반대로 도핑된 채널 멤버들을 포함할 수 있고, 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 동일한 타입의 전하 캐리어의 상기 각각의 채널 멤버들로의 전달을 가능하게 하도록, 상기 제 1 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압은 상기 제 2 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압과 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들 중 하나 이상의 게이트 전극은, 상기 인가된 전압에 의해 발생된 상기 전기장이 상기 각각의 채널 멤버로의 상기 리간드들에 의한 전하 캐리어들의 전달을 용이하게 하거나 억제하도록 구성될 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들 중 하나 이상의 게이트 전극은, 상기 인가된 전압에 의해 발생된 상기 전기장이 상기 각각의 채널 멤버의 도핑 정전기 도핑을 야기하도록 구성될 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은, 전류의 조합된 변화가 대응하는 전압 신호로 변환되도록 배열될 수 있다.
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 상기 전류의 조합된 변화를 싱글-엔드형(single-ended) 전압 신호로 변환하도록 구성된 하프-브리지 회로(half-bridge circuit)를 형성하도록 배열될 수 있다.
상기 장치는 상기 전류의 조합된 변화를 차동 전압 신호로 변환하도록 구성된 풀-브리지 회로를 형성하도록 배열된 적어도 두 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함할 수 있다.
퀀텀닷들의 물질, 크기, 및 형상 중 하나 이상은, 전자-전공 쌍이 전자기 방사선의 다음 유형들 중 적어도 하나에 노출시 생성되도록 구성될 수 있다: x-선, 가시광, 적외선, 자외선, 전파, 마이크로 웨이브, 감마선, 및 열 방사선.
적어도 하나의 광 검출기의 채널 멤버는 2차원 재료, 그래핀, 그래핀 유사 재료, 및 전이 금속 디칼코제나이드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 채널 멤버들이 나노미터 두께의 탄소 구조들의 막/호일들을 포함할 수 있음을 알게될 것이다.
그래핀 유사 재료는 하나 이상의 그래핀 산화물, 포스포린, 실리센, 게르마늄, 스태닌, h-BN, AIN, GaN, InN, InP, InAs, BP, BAs, 및 GaP를 포함할 수 있다.
전이 금속 디칼코제나이드는 WX2, MoX2, ScX2, TiX2, HfX2, ZrX2, VX2, CrX2, MnX2, FeX2, CoX2, NiX2, NbX2, TcX2, ReX2, PdX2, PtX2 중 하나 이상을 포함할 수 있고, X = S, Se 또는 Te이다.
적어도 하나의 광 검출기의 퀀텀닷들은 PbS, CdSe, CdS, PbSe, ZnO, ZnS, CZTS, Cu2S, Bi2S3, Ag2S, Ag2S, HgTe, CdHgTe, InAs, InSb, Ge 및 CIS 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 광 검출기의 리간드들은 올레산, 트리옥틸 포스핀 산화물, 알킬포스폰산, 지방산, 롱 체인 알킬아민, 1, 2-에탄디티올, 피리딘, 부틸아민 및 1,3-벤젠디티올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 광 검출기의 소스, 드레인 및 게이트 전극들은 하나 이상의 금속, 금속 나노입자 잉크, 은, 금, 구리, 니켈, 코발트, 팔라듐, 전도성 금속 산화물, 탄소-계 물질, 유기 물질 및 중합체를 포함할 수 있다.
장치는 하나 이상의 전자 장치, 휴대용 전자 장치, 휴대용 통신 장치, 이동 전화, 개인 휴대 정보 단말기, 태블릿, 패블릿, 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 서버, 스마트 폰, 스마트워치, 스마트 아이웨어, 센서, 엑스레이 센서 및 이들 중 하나 이상을 위한 모듈일 수 있다.
추가 양상에 따라서, 장치를 사용하는 방법이 제공되고,
장치는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하고,
상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버를 포함하고, 각각의 소스 및 드레인 전극들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되고, 복수의 퀀텀닷들은 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 상기 전류의 검출 가능한 변화를 생성하도록 구성되고,
상기 장치는 상기 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 각각 상기 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍을 발생하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타내고,
상기 방법은 상기 입사 전자기 방사선의 결과로서 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화에 기초하여 상기 장치 상에 입사하는 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
추가 양상에 따라서, 장치를 제조하는 방법이 제공되고,
상기 장치는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하고, 상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버를 포함하고, 각각의 소스 및 드레인 전극들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되고, 복수의 퀀텀닷들은 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 상기 전류의 검출 가능한 변화를 생성하도록 구성되고,
상기 방법은, 상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 상기 채널 멤버들 각각을 통해 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍을 발생시키도록 장치를 구성하는 단계를 포함하고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타낸다.
상기 방법은 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 임의의 방법의 단계들은 당업자가 명시적으로 언급하거나 이해하지 않는 한, 개시된 정확한 순서로 수행될 필요는 없다.
본원에 개시된 방법들 중 하나 이상의 단계들을 구현하기 위한 대응하는 컴퓨터 프로그램들은 또한 본 개시 내용의 범위 내에 있고 설명된 예시적인 실시예들 중 하나 이상에 의해 포함된다.
하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 컴퓨터에서 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 본원에 개시된 배터리, 회로, 컨트롤러 또는 장치를 포함하여 임의의 장치를 구성하거나 본원에 개시된 임의의 방법을 수행하도록 야기할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 소프트웨어 구현들일 수 있으며, 컴퓨터는 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러 및 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그래머블 판독 전용 메모리(EPROM) 또는 비-제한적 예시들로서 전기적으로 소거 가능한 프로그래머블 판독 전용 메모리(EEPROM)의 구현을 포함하는 임의의 적절한 하드웨어로 간주될 수 있다. 소프트웨어는 어셈블리 프로그램일 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 디스크 또는 메모리 장치와 같은 물리적 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 제공되거나 또는 과도 신호로서 구현될 수 있다. 이러한 과도 신호는 인터넷 다운로드를 포함하는 네트워크 다운로드일 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 대응하는 양태들, 예시적인 실시예들 또는 특징들을 단독으로 또는 다양한 조합들로 그 조합에서 또는 별도로 명시적으로 (청구된 것을 포함하여) 명시적이든 아니든 포함한다. 설명된 기능들 중 하나 이상을 수행하기 위한 대응하는 수단들이 또한 본 개시에 포함된다.
상기 개요는 단지 예시적이고, 비-제한적인 것으로 의도된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시로서 설명이 주어진다:
도 1은 하프-브리지 회로를 포함하는 광 검출기 장치의 일례를 도시한 도면;
도 2는 퀀텀닷 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 광 검출기를 도시한 도면;
도 3은 하프-브리지 회로를 포함하는 본 장치의 일례를 도시한 도면;
도 4는 퀀텀닷으로부터 채널 멤버로의 전하 캐리들의 전달을 제어하는데 리간드들이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한 도면;
도 5는 퀀텀닷으로부터 채널 멤버로의 전하 캐리어들의 전달을 제어하는데 게이트 전극이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한 도면;
도 6은 퀀텀닷의 광전자 응답이 인가된 게이트 전압에 따라 어떻게 변하는지를 도시한 도면;.
도 7은 풀-브리지 회로를 포함하는 광 검출기 장치의 일례를 도시한 도면;
도 8은 풀-브리지 회로를 포함하는 본 장치의 일례를 도시한 도면;
도 9는 도 1, 도 3, 도 7 및 도 8에 도시된 장치의 예시적인 전압 출력 신호들을 도시한 도면;
도 10은 본 장치의 다른 예를 도시한 도면;
도 11은 본 장치를 사용하는 방법을 도시한 도면;
도 12는 본 장치의 제조 방법을 도시한 도면; 및
도 13은 본원에 설명된 방법을 수행, 제어 또는 인에이블하도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체를 도시한 도면.
도 2는 퀀텀닷 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 광 검출기를 도시한 도면;
도 3은 하프-브리지 회로를 포함하는 본 장치의 일례를 도시한 도면;
도 4는 퀀텀닷으로부터 채널 멤버로의 전하 캐리들의 전달을 제어하는데 리간드들이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한 도면;
도 5는 퀀텀닷으로부터 채널 멤버로의 전하 캐리어들의 전달을 제어하는데 게이트 전극이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한 도면;
도 6은 퀀텀닷의 광전자 응답이 인가된 게이트 전압에 따라 어떻게 변하는지를 도시한 도면;.
도 7은 풀-브리지 회로를 포함하는 광 검출기 장치의 일례를 도시한 도면;
도 8은 풀-브리지 회로를 포함하는 본 장치의 일례를 도시한 도면;
도 9는 도 1, 도 3, 도 7 및 도 8에 도시된 장치의 예시적인 전압 출력 신호들을 도시한 도면;
도 10은 본 장치의 다른 예를 도시한 도면;
도 11은 본 장치를 사용하는 방법을 도시한 도면;
도 12는 본 장치의 제조 방법을 도시한 도면; 및
도 13은 본원에 설명된 방법을 수행, 제어 또는 인에이블하도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체를 도시한 도면.
기존의 광 검출기 장치들은 종종 낮은 신호-대-잡음비를 겪고, 그러므로 보상할 고성능 증폭기들을 필요로 한다. 이러한 증폭기들은 회로의 비용과 복잡성을 증가시키고 그렇지 않으면 검출에 사용될 수 있는 칩 상의 표면 영역을 소비한다.
도 1은 전원(VDD)과 접지(GND) 단자들 사이에 직렬 연결된 저항(R) 및 전계-효과 트랜지스터 기반의 광 검출기(FET)를 포함하는 기존의 광 검출기 장치의 일례를 나타낸다. 전계-효과 트랜지스터들은 소스 및 드레인 전극들 사이의 채널 멤버를 통해 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성된 소스 및 드레인 전극들을 포함하고, 게이트 전극은 전압이 인가될 때 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 전류를 변화시키도록 구성된다. 그러나, 광 검출을 가능하게 하기 위해, 게이트 전극은 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타내는 입사 전자기 방사선(101)에 대한 노출시 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성된 감광 재료에 의해 대체(또는 보완)된다.
도 2는 전계-효과 트랜지스터(그 자체가 기판(207) 상에 지지됨)의 채널 멤버(202)의 상부에 감광 재료를 포함하는 광 검출기 장치를 도시한다. 장치는 또한 소스(203) 및 드레인(204) 전극들 사이에 전위차 V를 인가하도록 구성된 전원 공급기와, 채널 멤버(202)를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류계(205)를 포함한다. 이러한 예에서, 감광 재료는 입사 전자기 방사선(201)에 대한 노출시 전자-정공 쌍을 발생시키도록 구성된 복수의 퀀텀닷들(206)을 포함한다. 이러한 전자-정공 쌍의 발생 이후에 전자들 또는 정공들 중 어느 하나가 채널 멤버(202)로 전달되어 퀀텀닷들(206) 상에 잔류 전하 캐리어들을 남기도록 장치가 구성된다. 그 후, 이들 잔류 전하 캐리어들은 채널 멤버(202)를 게이트시키며 그를 통해 흐르는 전류를 검출 가능한 변화를 야기한다.
많은 경우들에서, 광 검출기의 출력 신호는 후속 디지털 신호 처리를 가능하게 하기 위해 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)로 전달된다. 그러나, 대부분의 ADC들은 전압 모드 신호들을 필요로하기 때문에, 전계-효과 트랜지스터의 전류 모드 신호(즉, 채널 멤버(202)를 통해 흐르는 전류의 번화)는 대응하는 전압 신호(VN)로 변환될 필요가 있다. 이는 저항(R) 및 전계 효과 트랜지스터(FET)의 전압 분배기 배열에 의해 달성된다. 또 다른 옵션은 트랜스 임피던스 진폭기를 통합하는 것이지만, 더 많은 하드웨어, 전력, 및 표면적이 필요하다.
추가적인 신호 증폭을 필요로 하지 않으며 더 큰 신호-대-잡음비를 제공할 수 있는 장치 및 관련 방법들이 이제 설명될 것이다.
도 3은 본 장치의 일례를 도시한다. 장치는 적어도 한 쌍의 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들을 포함한다. 광 검출기 쌍(FET1, 2)의 각각의 광 검출기는 채널 멤버를 포함하고, 각각의 소스 및 드레인 전극들은 소스 및 드레인 전극들 사이의 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되고, 복수의 퀀텀닷들은 채널 멤버를 통해 흐르는 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 입사 전자기 방사선(301)에 대한 노출시 전자-정공 쌍을 발생시키도록 구성된다. 또한, 장치는, 광 검출기 쌍(FET 1,2)의 제 1 FET1 및 제 2 FET2가 채널 멤버들 각각을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는(예를 들어, 동시에) 전자-정공 쌍을 발생시키도록 구성되고, 한 쌍의 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 입사 전자기 방사선(301)의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타낸다.
제 1 광 검출기(FET1)는 제 2 광 검출기(FET2)에 반대되는 광전자 응답을 나타내기 때문에, 본 장치의 출력 신호는 도 1의 광 검출기 장치의 2배까지 커질 수 있다. 더욱이, 제 2 광 검출기(FET2)는 본질적으로 도 1의 저항(R)을 대체하고, 부가적인 트랜스임피던스 증폭기에 대한 필요성을 제거하기 때문에, 장치의 더 큰 표면적이 입사 전자기 방사선(301)의 검출에 사용될 수 있다. 이러한 측면은 더 효율적인 장치를 제공한다.
이러한 예시에서, 각 광 검출기(FET 1,2)의 채널 멤버는 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀은 게이트 전극 또는 감광성 물질에 의해 발생된 전기장에 특히 민감한 비교적 높은 전하 캐리어 이동도를 나타낸다. 그러나, 다른 예시들에서, 적어도 하나의 광 검출기(FET 1,2)의 채널 멤버는 그래핀-유사 물질(예를 들어, 그래핀 산화물, 포스포린, 실리콘, 게르마늄, 스태닌, h-BN, AIN, GaN, InN, InP, InAs, BP, BaS, 또는 GaP) 또는 전이 금속 디칼코제나이드(예를 들어, WX2, MoX2, ScX2, TiX2, HfX2, ZrX2, VX2, CrX2, MnX2, FeX2, CoX2, NiX2, NbX2, TcX2, ReX2, PdX2 또는 PtX2, X = S, Se 또는 Te)와 같은 상이한 2차원 물질들을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 광 검출기의 소스, 드레인 및 게이트 전극들은 금속, 금속 나노 입자 잉크,은, 금, 구리, 니켈, 코발트, 전도성 금속 산화물, 탄소계 물질, 유기 물질 및 중합체를 포함할 수 있다.
장치가 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들이 전류의 상이한 변화들을 생성하도록 구성될 수 있는 다수의 방법들이 존재한다. 예를 들어, 이는 각각의 광 검출기들(FET1,2)의 퀀텀닷들에 부착된 상이한 리간드들을 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 예시에서, 광 검출기 쌍(FET1, 2)의 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들을 포함할 수 있고, 제 1 광 검출기(FET1)의 리간드들은 제 2 광 검출기(FET2)의 리간드들과 상이한 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 광 검출기 쌍(FET 1,2)의 제 1 FET 및 제 2 FET 광 검출기들은 제 2 광 검출기(FET2)의 리간드들과 동일한 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
도 4는 리간드들(408)이 퀀텀닷(406)으로부터 채널 멤버(402)로 전하 캐리어들(409)의 전달을 제어하는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다. 이러한 예에서 알 수 있는 바와 같이, 입사 전자기 방사선(401)은 전자-정공 쌍을 발생시키는 퀀텀닷(406)에서 전자(409)의 여기를 유발한다. 이러한 예에서, 퀀텀닷(406)에 부착된 리간드들(408)은 전자-정공 쌍의 전자(409)가 리간드들(408)을 통해 채널 멤버(402)로 터널링할 수 있어서 잔류 정공(410)을 퀀텀닷(406)에 남겨서 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 예시에서, 퀀텀닷(406)에 부착된 리간드들(408)은 전자-정공 쌍의 정공(410)이 리간드들(408)을 통해 채널 멤버(402)로 터널링할 수 있어서 잔류 전자(409)를 퀀텀닷(409)에 남겨서 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 전하 이동 메커니즘은 전자/정공 터널링에만 국한되지 않는다. 일부 예시들에서, 전자/정공 터널링뿐만 아니라 또는 대신에 열-활성화 전자/정공 호핑이 사용될 수 있다.
채널 멤버(402)가 p-도핑되고, 리간드들(408)이 퀀텀닷(406)으로부터 채널 멤버(402)로의 전자들(409)의 전달을 가능하게 할 때, 퀀텀닷(406) 상의 잔류 정공들(410)이 채널 멤버(402) 내에 공핍 영역을 생성시켜 그를 통해 흐르는 전류의 감소를 야기한다. 반면에, 리간드들(408)이 퀀텀닷(406)으로부터 채널 멤버(402)로의 정공들(410)의 전달을 가능하게 할 때, 퀀텀닷(406) 상의 잔류 전자들(409)이 채널 멤버(402) 내에 도전 영역을 생성시켜 그를 통해 흐르는 전류의 증가를 야기한다. 반대의 경우는 채널 멤버(402)가 n-도핑된 경우이다.
퀀텀닷들(406)의 재료, 크기 및 형상 중 하나 이상은 전자-정공 쌍이 다음 유형들의 전자기 방사선(401) 중 적어도 하나에 노출시 발생되도록 구성될 수 있다: x-선들, 가시광, 적외선, 자외선, 전파, 마이크로 웨이브, 감마선 및 열 방사선. 적어도 하나의 광 검출기들의 퀀텀닷들(406)은 PbS, CdSe, CdS, PbSe, ZnO, ZnS, CZTS, Cu2S, Bi2S3, Ag2S, Ag2S, HgTe, CdHgTe, InAs, InSb, Ge 및 CIS 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 광 검출기들의 리간드들(408)은 올레산, 트리옥틸 포스핀 산화물, 알킬포스폰산, 지방산, 롱 체인 알킬아민, 1, 2-에탄디티올, 피리딘, 부틸아민 및 1,3-벤젠디티올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전하 캐리어들(409, 410)의 전달은 또한 도핑 또는 바이어스 전압들에 의해 영향받을 수 있는 퀀텀닷(406)과 채널 멤버(402) 사이의 밴드 구조에 의존한다. 이와 관련하여, 제 1 및 제 2 광 검출기들이 전류의 상이한 변화를 생성하도록 장치를 구성하는 다른 방법은 제 1 및 제 2 광 검출기들의 각각의 게이트 전극들에 반대 극성의 전압들을 인가하는 것이다. 이러한 시나리오에서, 광 검출기 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들(402)을 포함할 수 있고, 제 1 광 검출기의 게이트 전극에 인가된 전압은 제 2 광 검출기의 게이트 전극에 인가된 전압과 반대 극성을 가질 수 있다. 유사하게, 광 검출기 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들은 반대로 도핑된 채널 멤버들(402)을 포함할 수 있고, 제 1 광 검출기의 게이트 전극에 인가된 전압은 제 2 광 검출기의 게이트 전극에 인가된 전압과 동일한 극성을 가질 수 있다.
도 5는 게이트 전극(511)이 퀀텀닷(506)으로부터 채널 멤버(502)로 전하 캐리어들(509, 510)의 전달을 제어하는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다. 도시된 바와 같이, 게이트 전극(511)은 그들 사이의 전류의 흐름을 방지하는 유전체 재료(512)의 층에 의해 채널 멤버(502)로부터 분리된다. 전압(513)이 게이트 전극(511)에 인가되는 경우, 발생된 전자-정공 쌍의 전자(509) 또는 정공(510)의 채널 멤버(502)로의 전달을 가능하게 하는 전기장이 생성되고, 퀀텀닷(506) 상에 잔류 전하 캐리어를 남겨서 전류의 검출가능한 변화를 생성한다. 양의 전압이 게이트 전극(511)에 인가되면, 결과적인 전기장은 퀀텀닷(506)으로부터 채널 멤버(502)로의 전자(509)의 전달을 가능하게한다. 유사하게, 음의 전압이 게이트 전극(511)에 인가되면, 결과적인 전기장은 퀀텀닷(506)으로부터 채널 멤버(502)로의 정공(510)의 전달을 가능하게 한다. 그러므로, 채널 멤버(502)가 P-도핑되고 인가 전압(513)이 전자(509)의 퀀텀닷(506)으로부터 채널 멤버(502)로의 전달을 가능하게 하는 경우, 퀀텀닷(506) 상의 잔류 정공(510)은 채널 멤버(502) 내에 공핍 영역을 생성하여 그를 통해 흐르는 전류의 감소를 야기한다. 반면에, 인가 전압(513)이 정공(510)의 퀀텀닷(506)으로부터 채널 멤버(502)로의 전달을 가능하게 하는 경우, 퀀텀닷(506) 상의 잔류 전자(509)는 채널 멤버(502) 내에 전도 영역을 생성하여 그를 통해 흐르는 전류의 증가를 야기한다. 반대의 경우는 채널 멤버(502)가 n-도핑된 경우이다.
도 6은 퀀텀닷 광 검출기의 광전자 응답이 인가된 게이트 전압에 따라 어떻게 변할 수 있는지에 대한 예시를 도시한다. 이러한 예시에서, 입사 전자기 방사선의 세기의 증가는 음의 전압이 게이트 전극에 인가될 때 전류의 감소를, 양의 전압이 게이트 전극에 인가될 때 전류의 증가를 야기했다. 그러므로, 제 1 광 검출기(FET 1)가 양의 게이트 전압으로 바이어스되고, 제 2 광 검출기(FET 2)가 음의 게이트 전압으로 바이어스되면, 입사 전자기 방사선은 관련된 채널 멤버들 각각을 통한 전류의 증가 및 감소를 유발할 것이다.
일부 경우들에서, 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들 중 하나 이상은 리간드들 및 게이트 전극을 사용하여 퀀텀닷들로부터 각각의 채널 멤버로의 전하 캐리어들의 전달을 제어할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 인가된 게이트 전압에 의해 발생된 전기장은 리간드들에 의한 전하 캐리어들의 각각의 채널 멤버로의 전달을 촉진시키거나 억제하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 리간드들이 채널 멤버로의 전자들의 전달을 가능하게 하도록 구성된 경우, 양의 게이트 전압은 전자들의 전달을 용이하게 하는데 사용될 수 있거나 음의 게이트 전압은 전자들의 전달을 억제하는데 사용될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 게이트 전압에 의해 발생된 전기장은 전하 이동 속도를 각각 증가시키거나 감소시킨다. 전하 이동 속도를 증가시키는 한 가지 이유는 그렇지 않으면 채널 멤버를 통해 흐르는 전류에 대한 입사 전자기 방사선의 효과를 감소시키는 퀀텀닷들 내에 전자-정공 재결합의 기회들을 감소시키는 것이다. 따라서, 전하 이동 속도를 증가시키는 것은 장치의 감도를 개선한다.
일부 경우들에서, 광 검출기 쌍(FET1,2)의 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들 중 하나 이상의 채널 멤버는 불순물들로 화학적으로 도핑될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들 중 하나 이상의 게이트 전극은 인가된 게이트 전압에 의해 발생된 전기장이 각각의 채널 멤버의 정전 도핑을 야기하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 양의 게이트 전압은 도핑되지 않은 채널 멤버로부터 채널 멤버(즉, n-도핑된 채널)의 전자-정공 쌍의 전자들을 남기는 퀀텀닷들로 홀을 전달하는 데 사용될 수 있는 반면, 음의 게이트 전압은 도핑되지 않은 채널 멤버부터 채널 멤버(즉, p-도핑된 채널)에 전자-정공 쌍의 정공들을 남기는 퀀텀닷들로 전자들을 전달하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우들에서, 따라서, 게이트 전극은 전하 캐리어들의 채널 멤버 둘 모두로 및 그들로부터 제어하는데 이용될 수 있다.
도 7은 광 검출기 디바이스의 다른 예를 도시한다. 전류의 변화를 대응하는 단일-종단 전압 신호로 변환하도록 구성된 하프-브리지 회로를 포함하는 도 1 및 도 3에 도시된 예시들과는 달리, 광 검출기들(FET) 및 저항기들(R)은 전류의 변화를 차동 전압 신호(VN, VP)로 변환하도록 구성된 풀-프리지 회로를 형성하도록 배열된다. 차동 신호들(VN, VP)은 전원 간섭 및 공통 모드 노이즈에 덜 민감하여 신호-대-잡음비가 높아지는 경향이 있다.
도 8은 본 장치의 다른 예시를 도시한다. 이러한 실시예에서, 도 7의 저항들(R)은 기존 광 검출기들(FET2)보다 입사 전자기 방사선에 반대 응답을 제공하도록 구성된 광 검출기들(FET1)로 대체된다. 따라서, 도 8의 풀-브리지 회로는 2쌍의 제 1 FET1 및 제 2 FET2 광 검출기들을 포함하지만, 하나 이상의 추가 광 검출기 쌍(FET1,2)을 포함하도록 확장될 수 있다.
도 9는 도 1, 도 3, 도 7 및 도 8(각각 왼쪽에서 오른쪽으로)에 도시된 장치의 예시적인 전압 출력 신호들을 도시한다. 도면의 왼쪽은 하프-브리지 회로들의 단일-종단형 전압 출력 신호들을 도시하고, 도면의 오른쪽은 풀-프리지 회로들의 차동 전압 출력 신호들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 출력 신호의 크기(및 따라서 이득)는 브랜치 당 광 검출기(활성 구성요소들)의 수에 따라 증가한다.
도 10은 본 장치(1014)의 또 다른 예를 도시한다. 장치(1014)는 전자 장치, 휴대용 전자 장치, 휴대 통신 장치, 이동 전화, 개인 휴대 정보 단말기, 태블릿, 패블릿, 데스크톱 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 서버, 스마트폰, 스마트 워치, 스마트 안경, 센서, 엑스레이 센서 및 이들 중 하나 이상을 위한 모듈을 포함할 수 있다. 도시된 예시에서, 장치(1014)는 이전에 기술된 다양한 구성 요소들(참조 번호 (1015)로 총괄하여 표시), 전류계(1016), 전압계(1017), 전원 장치(1018), 프로세서(1019) 및 데이버 버스(1021)에 의해 서로 전기적으로 접속된 저장 매체(1020)를 포함한다.
프로세서(1019)는 그들의 동작을 관리하기 위해 다른 구성 요소들에 시그널링을 제공하고 다른 구성 요소들로부터 시그널링을 수신함으로써 장치(1014)의 일반적인 동작을 위해 구성된다. 저장 매체(1020)는 장치(1014)의 동작을 수행, 제어 또는 가능하게 하도록 구성된 컴퓨터 코드를 저장하도록 구성된다. 저장 매체(1020)는 또한 다른 구성요소들을 위한 설정들을 저장하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1019)는 저장 매체(1020)에 액세스하여 다른 구성 요소들의 동작을 관리하기 위해 구성 요소 설정들을 검색할 수 있다.
프로세서(1019)의 제어 하에, 전원 공급기(1018)는 각각의 광 검출기의 소스 및 드레인 전극들 사이에 전압을 인가하여 각 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성된다. 또한, 전원(1018)은 게이트 전극에 추가의 전압을 인가하여 퀀텀닷들과 채널 멤버 사이에서 전하 캐리어들의 전달을 제어하도록 구성될 수 있다.
전류계(1016)는 입사 전자기 방사선에 의해 야기된 전류의 임의의 변화가 결정될 수 있도록 각각의 광 검출기들의 채널 멤버를 통한 전류를 측정하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 전압계(1017)는 전류의 조합된 변화에 대응하는 전압 신호를 측정하도록 구성된다.
제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화, 또는 대응하는 전압 신호에 기초하여, 프로세서(1019)는 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 적어도 하나 이상을 결정하도록 구성된다. 입사 전자기 방사선의 존재/크기를 결정하기 위해, 프로세서(1019)는 전자기 방사선의 세기와 전류 또는 상응하는 전압 신호의 조합된 변화를 상관시키는 저장 매체(1020)에 저장된 미리 결정된 교정 데이터를 사용할 수 있다.
프로세서(1019)는 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함하는 마이크로 프로세서일 수 있다. 저장 매체(1020)는 휘발성 랜덤 액세스 메모리와 같은 임시 저장 매체일 수 있다. 반면에, 저장 매체(1020)는 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리. 또는 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리와 같은 영구 저장 매체일 수 있다. 전원(1018)은 1차 배터리, 2차 배터리, 캐패시터, 수퍼 커패시터 및 배터리-캐패시터 하이브리드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 11은 본 장치를 사용하는 방법의 주요 단계들(1122-1123)을 개략적으로 도시한다. 상기 방법은 일반적으로: 제 1 및 제 2 광 검출기들 또는 대응하는 전압 신호(1122)의 전류의 조합된 변화를 측정하는 단계; 및 전류 또는 대응하는 전압 신호(1123)의 상기 조합된 변화에 기초하여 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
도 12는 본 장치를 제조하는 방법의 주요 단계들(1224-1225)를 개략적으로 도시한다. 상기 방법은 일반적으로: 제 1 및 제 2 광 검출기들(1224) 중 적어도 한 쌍을 형성하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 전류의 증가 및 감소를 각각 생성하는 전자-정공 쌍을 발생하도록 장치를 구성하는 단계를 포함한다. 점선 박스로 표시된 바와 같이, 단계(1224)는 단계(1225)와는 별도로 수행될 수 있으므로 선택적이다.
도 13은 일실시예에 따른 컴퓨터 프로그램을 제공하는 컴퓨터/프로세서 판독가능 매체(1326)를 개략적으로 도시한다. 컴퓨터 프로그램은 도 11 또는 도 12의 하나 이상의 방법 단계들(1122-1225) 중 하나 이상을 수행, 제어 또는 가능하게 하도록 구성된 컴퓨터 코드를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 컴퓨터/프로세서 판독 가능 매체(1326)는 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 콤팩트 디스크(CD)와 같은 디스크이다. 다른 실시예들에서, 컴퓨터/프로세서 판독가능 매체(1326)는 독창적 기능을 수행하는 방식으로 프로그램된 임의의 매체일 수 있다. 컴퓨터/프로세서 판독가능 매체(1326)는 메모리 스틱 또는 메모리 카드(SD, 미니 SD, 마이크로 SD 또는 나노 SD)와 같은 제거가능한 메모리 디바이스일 수 있다.
도면들에 도시된 다른 실시예들은 이전에 기술된 실시예들의 유사한 특징들에 대응하는 참조 번호들로 제공되었다. 예를들어, 특징 번호 1은 (101), (201), (301)등과 또한 일치할 수 있다. 이러한 번호가 매겨진 특징들은 도면들에 나타날 수 있지만, 이러한 특정 실시예들의 설명 내에서 직접 언급되지는 않았을 수 있다. 이들은 특히 이전에 설명된 유사한 실시예의 특징과 관련하여 추가의 실시예에 대한 이해를 돕기 위해 도면에 제공되었다.
임의의 언급된 장치/디바이스 및/또는 특정 언급된 장치/디바이스의 다른 특징들은 그들이 가능할 때만 바람직한 동작들을 수행하도록 (예를 들어, 스위치 온 등) 구성되도록 장치에 의해 제공될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 그러한 경우들에서, 활성화되지 않은 상태(예를 들어. 전원이 꺼진 상태)에서 활성 소프트웨어에 적절한 소프트웨어가 로드되지 않아 활성화된 상태(예를들어. 켜짐 상태)에서 적절한 소프트웨어만 로드될 수 있다. 장치는 하드웨어 회로 및/또는 펌웨어로 구성될 수 있다. 상기 장치는 메모리 상에 로딩된 소프트웨어를 포함할 수 있다. 이러한 소프트웨어/컴퓨터 프로그램들은 동일한 메모리/프로세서/기능 유닛들 및/또는 하나 이상의 메모리들/프로세서들/기능 유닛들 상에 기록될 수 있다.
일부 실시예들에서, 특정 언급된 장치/디바이스는 원하는 동작들을 수행하기 위해 적절한 소프트웨어로 미리-프로그램될 수 있으며, 적절한 소프트웨어는 예를 들어, 소프트웨어 및 관련 기능의 잠금을 해제/활성화하기 위해 "키"로 다운로드하는 사용자가 사용할 수 있게 설정할 수 있다. 그러한 실시예들과 관련된 이점들은 장치에 추가적인 기능이 요구될 때 데이터를 다운로드하는 감소된 요구사항을 포함할 수 있고, 이것은 장치가 사용자에 의해 가능하지 않을 수 있는 기능을 위해 미리 프로그램된 소프트웨어를 저장할 수 있는 충분한 용량을 갖는 것으로 인식되는 예들에서 유용할 수 있다.
임의의 언급된 장치/회로/요소/프로세서는 언급된 기능들에 부가하여 다른 기능들을 가질 수 있고, 이들 기능들은 동일한 장치/회로/요소/프로세서에 의해 수행될 수 있음을 알 것이다. 하나 이상의 개시된 양상들은 적절한 캐리어(예를 들어, 메모리, 신호) 상에 기록된 관련 컴퓨터 프로그램들 및 컴퓨터 프로그램들(소스/전송 인코딩 될 수 있음)의 전자 배포를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 임의의 "컴퓨터"가 동일한 회로 기판 상에 위치할 수도 있고, 위치하지 않을 수도 있는, 또는 회로 기판 또는 심지어 동일한 장치의 동일한 영역/위치에 위치할 수도 있고, 위치하지 않을 수도 있는 하나 이상의 개별 프로세서들/처리 요소들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임의의 언급된 프로세서들 중 하나 이상이 복수의 장치들을 통해 분산될 수 있다. 동일하거나 상이한 프로세서/프로세싱 요소들은 본원에 개시된 하나 이상의 기능들을 수행할 수 있다.
용어 "시그널링"은 일련의 송신 및/또는 수신된 신호들로서 송신된 하나 이상의 신호들을 지칭할 수 있다. 일련의 신호들은 상기 시그널링을 구성하기 위해 1, 2, 3, 4개 또는 심지어 더 많은 개별 신호 성분들 또는 별개의 신호들을 포함할 수 있다. 이들 개별 신호들의 일부 또는 전부는 동시에, 순차적으로 및/또는 일시적으로 서로 중첩되도록 송신/수신될 수 있다.
임의의 언급된 컴퓨터 및/또는 프로세서 및 메모리(예를 들어, ROM, CD-ROM 등을 포함하는)에 대한 임의의 논의와 관련하여, 이들은 컴퓨터 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit), 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field-Programmable Gate Array) 및/또는 본 발명의 기능을 수행하는 방식으로 프로그래밍된 다른 하드웨어 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본 출원인은 본원에 기술된 각각의 개별적인 특징 및 둘 또는 그 이상의 그러한 특징들의 임의의 조합을, 공통적 관점에서 본 명세서 전체에 기초하여 수행 될 수 있는 범위까지 고립하여 개시하고, 그러한 특징들 또는 특징들의 조합들이 본원에 개시된 임의의 문제들을 해결하는지 여부에 관계없이, 그리고 청구항들의 범위를 제한하지 않고, 당업자의 일반적인 지식을 제공한다. 출원인은 개시된 양상들/실시예들이 그러한 개별적인 특징 또는 특징들의 조합으로 구성될 수 있음을 나타낸다. 전술한 설명의 관점에서, 본 개시의 범위 내에서 다양한 수정들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
상이한 실시예들에 적용되는 바와 같이 근본적인 새로운 특징들이 도시되고 기술되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 동일한 결과들을 달성하기 위해 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 요소들 및/또는 방법 단계들의 모든 조합들이 본 발명의 범위 내에 있음이 명백하게 의도된다. 또한, 임의의 개시된 형태 또는 실시예와 관련하여 도시 및/또는 기술된 구조들 및/또는 요소들 및/또는 방법 단계들은 설계 선택의 일반적 사항에 관한 임의의 다른 개시되거나 기술되거나 제안된 형태 또는 실시예에 포함될 수 있음이 인식되어야 한다. 더욱이, 청구항들에서의 수단-플러스-기능 항목들은 구조적 등가물들뿐만 아니라 등가 구조물들에 대해서도 열거된 기능을 수행하면서 본원에 기술된 구조들을 포괄하도록 의도된다. 따라서, 못과 나사가 나무 조각을 함께 고정하기 위해 원통형 표면을 사용한다는 점에서 구조적 등가물이 아닐지라도, 나사는 나선형 표면을 사용하지만, 나무 부분을 고정하는 환경에서는 손톱과 나사가 등가 구조일 수 있다.
Claims (16)
- 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하는 장치에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버, 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되는 각각의 소스 및 드레인 전극들, 및 입사 전자기 방사선(incident electromagnetic radiation)에 대한 노출시 전자-정공 쌍들을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 상기 전류의 검출가능한 변화를 생성하도록 구성되는 복수의 퀀텀닷들(quantum dots)을 포함하고, 상기 퀀텀닷들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이에서 상기 채널 멤버와 접하고,
상기 장치는, 상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 각각 상기 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍들을 발생하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타내고,
상기 복수의 퀀텀닷들은 상기 발생된 전자-정공 쌍들의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 상기 퀀텀닷들 상에 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 검출 가능한 변화를 생성할 수 있도록 구성되고 상기 복수의 퀀텀닷들에 부착된 리간드들(ligands)을 포함하는, 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 상기 제 1 광 검출기의 리간드들은 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 제 2 광 검출기의 리간드들과 다른 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 반대로 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 상기 제 1 광 검출기의 리간드들은 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 상기 제 2 광 검출기의 리간드들과 동일한 타입의 전하 캐리어의 각각의 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍들의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 전압의 인가시 전기장을 발생하도록 구성된 게이트 전극을 각각 포함하고, 상기 발생된 전기장은 상기 발생된 전자-정공 쌍들의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 퀀텀닷들 상에 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 상기 검출 가능한 변화를 생성할 수 있게 하는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 유사하게 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 결과적인 전기장들이 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 상이한 타입들의 전하 캐리어의 상기 각각의 채널 멤버들로의 전달을 가능하게 하도록, 상기 제 1 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압은 상기 제 2 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압과 반대 극성을 가지는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 반대로 도핑된 채널 멤버들을 포함하고, 결과적인 전기장들이 전류의 상이한 변화들을 생성하기 위해 동일한 타입의 전하 캐리어의 상기 각각의 채널 멤버들로의 전달을 가능하게 하도록, 상기 제 1 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압은 상기 제 2 광 검출기의 상기 게이트 전극에 인가된 전압과 동일한 극성을 가지는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들 중 하나 이상의 상기 게이트 전극은, 상기 인가된 전압에 의해 발생된 상기 전기장이 상기 각각의 채널 멤버로의 상기 리간드들에 의한 전하 캐리어들의 전달을 용이하게 하거나 억제하도록 구성되는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들 중 하나 이상의 상기 게이트 전극은, 상기 인가된 전압에 의해 발생된 상기 전기장이 상기 각각의 채널 멤버의 정전기 도핑을 야기하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은, 전류의 조합된 변화가 대응하는 전압 신호로 변환되도록 배열된, 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들은 상기 전류의 조합된 변화를 싱글-엔드형(single-ended) 전압 신호로 변환하도록 구성된 하프-브리지 회로(half-bridge circuit)를 형성하도록 배열된, 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 장치는 상기 전류의 조합된 변화를 차동 전압 신호로 변환하도록 구성된 풀-브리지 회로를 형성하도록 배열된 적어도 두 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하는, 장치. - 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 상기 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 각각 동시에 생성하는 전자-정공 쌍들을 발생시키도록 구성되는, 장치. - 장치를 사용하는 방법으로서,
상기 장치는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하고,
상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버, 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되는 각각의 소스 및 드레인 전극들, 및 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍들을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 상기 전류의 검출 가능한 변화를 생성하도록 구성되는 복수의 퀀텀닷들을 포함하고, 상기 퀀텀닷들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이에서 상기 채널 멤버와 접하고,
상기 장치는, 상기 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 각각 상기 채널 멤버들을 통한 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍들을 발생하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타내는, 상기 방법에 있어서,
상기 입사 전자기 방사선의 결과로서 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화에 기초하여 상기 장치 상에 입사하는 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 퀀텀닷들은 상기 발생된 전자-정공 쌍들의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 상기 퀀텀닷들 상에 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 검출 가능한 변화를 생성할 수 있도록 구성되고 상기 복수의 퀀텀닷들에 부착된 리간드들을 포함하는, 방법. - 장치를 제조하는 방법으로서,
상기 장치는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들을 포함하고, 상기 광 검출기 쌍의 각각의 광 검출기는 채널 멤버, 소스 및 드레인 전극들 사이의 상기 채널 멤버를 통한 전류의 흐름을 가능하게 하도록 구성되는 소스 및 드레인 전극들, 및 입사 전자기 방사선에 대한 노출시 전자-정공 쌍들을 발생시켜 상기 채널 멤버를 통해 흐르는 상기 전류의 검출 가능한 변화를 생성하도록 구성되는 복수의 퀀텀닷들을 포함하고, 상기 퀀텀닷들은 상기 소스 및 드레인 전극들 사이에서 상기 채널 멤버와 접하는, 상기 방법에 있어서,
상기 광 검출기 쌍의 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들이 상기 채널 멤버들 각각을 통해 전류의 증가 및 감소를 생성하는 전자-정공 쌍을 발생시키도록 장치를 구성하는 단계를 포함하고, 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 광 검출기들의 전류의 조합된 변화는 상기 입사 전자기 방사선의 존재 및 크기 중 하나 이상을 나타내고,
상기 복수의 퀀텀닷들은 상기 발생된 전자-정공 쌍들의 전자들 또는 정공들의 상기 채널 멤버로의 전달을 가능하게 하여 상기 퀀텀닷들 상에 잔류 전하 캐리어들을 남겨서 전류의 검출 가능한 변화를 생성할 수 있도록 구성되고 상기 복수의 퀀텀닷들에 부착된 리간드들을 포함하는, 방법. - 제 14 항 또는 제 15 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 코드를 포함하고 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되어 있는 컴퓨터 프로그램.
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