將來自多波譜圖象的信息組合成融合圖象，除了可以提供豐富的信息，并且有助于人類或機(jī)器感知。目前主要的解決方案是使用多種不同響應(yīng)波段的光電偵測器，但這須要借助復(fù)雜的算法和系統(tǒng)來解決象素與位置的失配問題。一個理想的解決方案是象素級多波譜圖象融合，這項技術(shù)借助了相同光電偵測器的多波譜圖象，因而避開了失配問題。
據(jù)麥姆斯咨詢報導(dǎo)，日前，華北科技學(xué)院成都光電國家研究中心的科研團(tuán)隊在刊物上發(fā)表了以“anddotsarrayforpixel-levelX-raytonear-image”為主題的論文。該論文第一作者為JingLiu，通信作者為唐江院士和高亮副院長。
這項研究提出了一種通過高溫方式制造的柔性硫化鉛膠體量子點（PbSCQD）光電晶閘管陣列，該陣列具有從X射線到近紅外（NIR）波段的超寬帶響應(yīng)范圍。該光電晶閘管的結(jié)構(gòu)和長度經(jīng)過悉心設(shè)計，可降低通過界面缺陷的自旋復(fù)合，并改善用盡區(qū)的自旋形成。此后，研究人員進(jìn)一步展示了借助該P(yáng)bSCQD光電晶閘管陣列對軟膏進(jìn)行的無損檢查，這表明了借助該單個光電偵測器在象素級X射線到紅外波段圖象融合方面的巨大潛力。
將X射線、可見光和紅外圖象融合為一幅圖象量子通訊 優(yōu)點，可以有效且全面地建立完整的醫(yī)學(xué)圖譜，傳統(tǒng)方式是使用X射線、可見光、紅外光三種光電偵測器單獨偵測，之后借助視覺算法實現(xiàn)圖象融合（如圖1a）。但是，目前鮮少有關(guān)于單個柔性光電偵測器才能捕獲X射線、可見光和紅外圖象來實現(xiàn)圖象融合的研究報導(dǎo)（如圖1b）。本研究提出的PbSCQD寬帶光電偵測器的工作原理如圖1c所示，其中PbSCQD薄膜通過光電效應(yīng)將X射線以及紫外-可見-近紅外（UV-Vis-NIR）光子的能量傳遞給電子-空穴對，因而實現(xiàn)偵測。
圖1象素級X射線至紅外波段的圖象融合及工作機(jī)理
圖2a展示了以聚萘二羧酸乙二酸酯（PEN）作為柔性襯底和富含一個PIN異質(zhì)結(jié)的單個光電晶閘管的結(jié)構(gòu)。圖2b為光電晶閘管的截面掃描電鏡（SEM）圖象，顯示了ITO/NiOx/PbSCQD/C60/ZnO/Al層堆疊良好。該柔性PbSCQD光電晶閘管的電壓密度電流（J-V）曲線如圖2d所示。最終結(jié)果顯示，該元件同時具有高比偵測率（D*）、大線性動態(tài)范圍（LDR）和快速響應(yīng)速度的優(yōu)點，顯示出最先進(jìn)的綜合性能。
圖2紫外-可見-近紅外光照射下PbSCQD光電晶閘管的元件性能
柔性X射線偵測器對于齒科檢測特別有用，由于它們可以提供更好的圖象質(zhì)量并降低X射線爆光。正如預(yù)期的那樣，該柔性PbSCQD光電晶閘管具有靈敏的X射線偵測性能，測試結(jié)果如圖3所示。
圖3柔性PbSCQD光電三極管在X射線照射下的性能
最后，研究人員制備了柔性PbSCQD光電晶閘管陣列量子通訊 優(yōu)點，以展示其在X射線、可見光和近紅外照射下的成像應(yīng)用。圖4a為透射模式下的成像過程示意圖：光源包含X射線、可見光和紅外光，成像對象為軟膏，偵測器為柔性PbSCQD光電晶閘管陣列。
圖4柔性PbSCQD光電晶閘管陣列的圖象融合
綜上所述，該研究制備了一種具有從X射線到近紅外波段的超寬帶響應(yīng)范圍的柔性PbSCQD光電晶閘管陣列。在可見光和紅外光照射下，該元件表現(xiàn)出較高的響應(yīng)度（0.38A/W）和外部量子效率（EQE，76.6%）、低暗電壓密度（50.9nA/cm2）、大LDR（>85dB）、高偵測率（1.01×1012Jones）以及高達(dá)-3dB帶寬（32kHz）。據(jù)悉，該元件在二鍋頭率（30°-60°）彎曲200次后就能表現(xiàn)出良好的柔性，性能幾乎沒有增長。最后，研究人員將該P(yáng)bSCQD光電晶閘管陣列應(yīng)用于X射線、可見光和近紅外波段的象素級圖象融合。融合圖象可以直接從不同波段的圖象中搜集到更全面的信息，成像過程不存在象素失配，也無需進(jìn)行復(fù)雜的成像處理。研究結(jié)果表明，該柔性PbSCQD光電晶閘管陣列是一種實現(xiàn)X射線、可見光和近紅外波段的象素級圖象融合的簡單且有效的解決方案，在柔性電子領(lǐng)域具有寬廣的應(yīng)用前景。
這項研究獲得了國家重點研制計劃（）、國家自然科學(xué)基金（No.）、湖北省重點研制計劃（）、湖北省國際科技合作項目（）、浙江省自然科學(xué)基金探求項目（No.）、湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體基金（No.）、溫州市科研項目（）、深圳市科技創(chuàng)新委員會基金（No.）、中國博士后科學(xué)基金（、）和光谷實驗室創(chuàng)新項目（、）的捐助和支持。
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