Инфракрасный датчик размером с контактную линзу

Исследователи из Мичиганского университета показали новую разработку, которая позволит использовать контактные линзы способные воспринимать весь диапазон инфракрасного света и при этом, не требуя при этом дополнительных систем охлаждений.

Собственно в последнем пункте и заключалась основная проблема миниатюризации подобного рода разработок. Однако ученые нашли выход, используя новый датчик собственной разработки на основе графена. По словам доцента Мичиганского университета Жаохуи Жонг, уже сейчас разработчики могут создать конструкцию графенового инфракрасного датчика достаточно тонкой, что бы интегрировать в конструкцию мобильного телефона, а при желании и старании, конструкцию можно уместить в контактные линзы.

Несмотря на то, что используемый графен обладает уникальным набором электрических и оптических характеристик, у этого материала наблюдаются провалы, которые ярче всего проявляются в диапазоне длинноволнового инфракрасного света. Именно в этом диапазоне графен поглощает не более 2-3% от всего падающего света, чего недостаточно для того, что бы получить устойчивый электрический сигнал.

Инфракрасный датчик размером с контактную линзу

«Проблемой всех существующих фотодатчиков на основе графена является их низкая чувствительность, связанная с одноатомной толщиной кристаллической решетки графена. Чувствительность этих датчиков в 100-1000 раз ниже, чем требуется для их практического использования». -Жаохуи Жонг

Доцент Мичиганского университета Жаохуи Жонг и ассистент

И в отличие от своих коллег, ученым из Мичигана удалось решить данную проблему, разработав новый способ получения и усиления электрического сигнала. Сделать это удалось регистрируя изменения текущего электрического тока от источника через второй слой графена. Когда фотоны света сталкиваются с атомами углерода верхнего графенового слоя, это приводит к высвобождению электрона, на месте которого остается пустое место, электронная дырка в кристаллической решетке, которая является носителем положительного электрического заряда.

Структура графена

В свою очередь, благодаря незначительной толщине изоляционного материала свободные электроны за счет эффекта квантового туннелирования переходили на нижний слой, в то время как положительное электрическое поле верхнего слоя сдвигает значение запрещенной зоны нижнего слоя, оказывая влияние на электрический ток, текущий через данный слой. Все это позволяет исследователям судить о силе падающего света.

Как считают ученые, новое устройство найдет свою нишу не только в традиционных областях военной и научной сферы, но и в электронике потребительского класса.

(5 votes, average: 5,00 out of 5)
Загрузка...