Apa Manfaat Sensor Gambar Berbasis Monolitik?

Integrasi graphene dengan teknologi CMOS merupakan landasan untuk implementasi graphene di bidang konsumsi elektronik pada masa depan.

Bagaimana cara melihat yang tidak dapat dilihat? Ya, gunakan perangkat yang terintegrasi dengan Graphene-CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) yakni teknologi berbasis silikon (dengan komplementer oksida logam semikonduktor) yang benar-benar membentuk dunia baru di bidang teknologi. Penemuan ini memungkinkan karena sebagian besar elektronik yang kita andalkan seperti komputer, smartphone, dan kamera digital.

Akan tetapi, untuk melanjutkan jalur kemajuan di industri elektronika dengan  teknologi baru para peneliti harus mengembangkannya dengan fitur utama dengan kemampuan mengintegrasikan CMOS terhadap semikonduktor lainnya.

Perkembangan proyek Graphene Flagship adalah, para peneliti dari ICFO (The Institute of Photonic Sciences di Barcelona) menunjukkan adanya kemungkinnan untuk mengintegrasikan graphene ke sirkuit terpadu CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor).

Dalam makalah tim peneliti yang dipublikasikan dalam jurnal Nature Photonics, dijelaskan penggabungan perangkat graphene-CMOS dengan titik kuantum untuk membuat rangkaian photodetectors yang menghasilkan sensor gambar dengan resolusi tinggi. Bila perangkat itu digunakan sebagai kamera digital maka kamampuannya adalah meresap sinar UV yang tampak jelas dengan inframerah pada waktu bersamaan.

Hasil itu adalah salah satu contoh bagaimana perangkat ini bisa digunakan termasuk  mikroelektronika, sensor, dan photonics berdaya rendah.

“Perkembangan sensor gambar berbasis monolitik ini mewakili tonggak untuk sistem pencitraan broadband dan citra beresolusi rendah dan beresolusi tinggi,” tandas Professor Frank Koppens dari The Institute of Photonic Sciences.

Memindahkan ke lubang

Dia menjamin bahwa secara umum, teknologi graphene-CMOS akan memungkinkan penggunaan sejumlah besar aplikasi yang aman, nyaman, biaya rendah dan menggunakan kamera smartphone, sistem kontrol  terhadap tanda kebakaran, penglihatan malam pasif dengan kamera pengintai malam hari, sistem sensor otomotif, peralatan medis dengan aplikasi pencitraan, dan berguna untuk industri makanan dan farmasi serta alat pemantauan lingkungan.

Hasil penelitian itu memungkinkan berkat kolaborasi Graphene Flagship dengan pemasok bahan graphene di Spanyol serta ICFO yang berkerja di workpackage di Optoelektronik milik  Graphene Flagship. Dengan menciptakan graphene hybrid dan sistem kuantum dot pada wafer CMOS yang menggunakan pendekatan lapisan dan pola, tim Flagship memecahkan masalah yang kompleks namun solusinya sangat sederhana.

Pertama, graphene diendapkan, kemudian dipilah untuk menentukan bentuk piksel dan akhirnya lapisan berbintik kuantum ditambahkan dengan koloid PbS. Foto response dari sistem ini didasarkan pada efek photogating yang dimulai saat lapisan kuantum dot menyerap cahaya dan memindahkannya ke lubang yang dihasilkan foto atau elektron ke dalam graphene—bahan bersirkulasi dengan tegangan bias yang diaplikasikan di antara dua kontak piksel.

Sinyal foto kemudian diserap oleh perubahan konduktivitas graphene dengan mobilitas tinggi graphene yang memungkinkan sensitivitas dengan perangkat tinggi.

Simak pendapat Stijn Goossens, “Tidak ada pemrosesan material atau proses pertumbuhan rumit yang diperlukan untuk mencapai sensor gambar dot graphene-quantum dot CMOS ini. Ini terbukti secara mudah dan murah untuk dibuat pada suhu kamar dan di bawah kondisi sekitarnya yang menandakan penurunan biaya produksi yang cukup besar. Lebih dari itu, karena sifatnya, dapat dengan mudah diintegrasikan pada substrat fleksibel dan juga sirkuit terpadu tipe CMOS.”

Ia menambahkan bahwa aplikasi secara komersial dari hasil penelitian itu adalah potensi teknologi pencitraan dan penginderaan yang sedang dieksplorasi di inkubator Launchpad ICFO.

Profesor Andrea Ferrari yang membidangi Sains dan Teknologi merangkap Ketua Panel Manajemen proyek Graphene Flagship menambahkan, “Integrasi graphene dengan teknologi CMOS merupakan landasan untuk implementasi graphene pada masa depan di bidang konsumsi elektronik.”

Hasil pekerjaan para peneliti merupakan langkah awal yang penting, dan jelas menunjukkan kelayakan cara pendekatan proyek Flagship yang telah menempatkan investasi secara signifikan dalam integrasi tingkat sistem graphene, dan proyek ini akan meningkatkan pengetahuan  para peneliti yang terus bergerak mengikuti peta dan kemajuan teknologi dan inovasi.

Kapan para ahli dan insinyur di Indonesia menemukan sesuatu yang dapat mensejahterakan (ekonomi) rakyat? Kita tunggu saja deh. Semoga bermanfaat. (Bahan diolah dari sumber Seeing the Invisible with a Graphene-CMOS Integrated Device, https://graphene-flagship.eu/graphene-cmos-integrated-devices)

[box type=”note”]

Simak Graphene Flagship (1)
Lebih Kuat dari Baja dan Lebih Ringan dari Sutera, Cocok untuk Apa?

[/box]