世界正朝著萬億傳感器經(jīng)濟的方向發(fā)展，使用數(shù)十億個傳感器的設(shè)備將在物聯(lián)網(wǎng)的保護傘下連接起來。這種經(jīng)濟的一個重要組成部分是光傳感器，它們是基于半導(dǎo)體的微小電子元件，可檢測光并將其轉(zhuǎn)換為電信號。光傳感器隨處可見，從家用電子產(chǎn)品和醫(yī)療保健設(shè)備到光通信系統(tǒng)和汽車。
多年來，光傳感器的研究取得了顯著進展?？茖W(xué)家們一直在努力開發(fā)能夠檢測高動態(tài)范圍的光、易于制造和節(jié)能的傳感器。經(jīng)濟高效的消費產(chǎn)品中使用的大多數(shù)光傳感器節(jié)能，但容易受到外部環(huán)境中的噪聲(不需要的光信息)的影響，從而對其性能產(chǎn)生不利影響。為了解決這個問題，產(chǎn)品設(shè)計使用了光頻轉(zhuǎn)換電路 (LFC)，具有更好的信噪比。
然而，大多數(shù) LFC 是由硅基光電探測器制成的，這會限制光探測的范圍。此外，LFC 的使用會導(dǎo)致芯片面積浪費，這在為緊湊型設(shè)備設(shè)計多功能電子電路時成為一個問題。
現(xiàn)在， Sung Hun Jin 教授領(lǐng)導(dǎo)的韓國仁川國立大學(xué)的一組研究人員展示了一種高效的光電探測器系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng) LFC 的局限性。在他們的研究中，該研究發(fā)表在Small雜志第 26 期第 17 卷中，他們報告了開發(fā)具有 p 型單壁碳納米管 (SWNT) 和 n 型非晶銦的互補光敏逆變器-氧化鎵 (a-IGZO/SWNT) 薄膜晶體管。
Jin 教授解釋說：“我們的光電探測器在光頻轉(zhuǎn)換方面采用了不同的方法。與傳統(tǒng)的 LFC 不同，我們使用了依賴于光而不依賴于電壓的組件?！?/p>
新的設(shè)計架構(gòu)使團隊能夠設(shè)計出具有卓越芯片面積效率和緊湊外形的 LFC，使其適用于柔性電子設(shè)備。使用光電傳感器系統(tǒng)進行的實驗表明其具有出色的光學(xué)特性，包括在廣泛的光范圍內(nèi)具有高可調(diào)性和響應(yīng)性。LFC 還展示了大面積可擴展性和輕松集成到最先進的基于硅晶片的芯片中的可能性。
本研究開發(fā)的 LFC 系統(tǒng)可用于構(gòu)建具有高水平信號完整性以及出色信號處理和傳輸能力的光學(xué)傳感器系統(tǒng)。這些有前途的特性使其成為未來物聯(lián)網(wǎng)傳感器場景中應(yīng)用的有力競爭者。
“基于低維半導(dǎo)體的 LFC 將成為萬億傳感器領(lǐng)域的核心組件之一。我們的 LFC 方案將應(yīng)用于醫(yī)療 SpO 2檢測、農(nóng)業(yè)中的自動照明，或用于虛擬和增強現(xiàn)實的高級顯示器”Jin教授總結(jié)道。
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