Исследования закладывают основу для ультратонкого энергоэффективного фотоприемника на стекле

Хотя мы не всегда можем это осознавать, фотодетекторы вносят большой вклад в удобство современной жизни. Фотодетекторы, также известные как фотосенсоры, преобразуют световую энергию в электрические сигналы для выполнения таких задач, как открытие автоматических раздвижных дверей и автоматическая регулировка яркости экрана мобильного телефона в различных условиях освещения.

Новая статья, опубликованная группой исследователей из Пенсильвании в ACS Nano , направлена ​​на дальнейшее продвижение использования фотодетекторов за счет интеграции этой технологии с прочным стеклом Gorilla Glass, материалом, используемым для экранов смартфонов, производимым Corning Incorporated.

Интеграция фотоприемников со стеклом Gorilla Glass может привести к коммерческой разработке «умного стекла» или стекла, оснащенного автоматическими сенсорными свойствами. По словам исследователей, умное стекло имеет ряд применений, от обработки изображений до передовой робототехники.

«При изготовлении и масштабировании фотодетекторов на стекле необходимо решить две проблемы, - сказал главный исследователь Saptarshi Das. - Это необходимо делать при относительно низких температурах, поскольку стекло разрушается. при высоких температурах и должен гарантировать, что фотоприемник может работать на стекле с минимальным энергопотреблением ».

Чтобы преодолеть первую проблему, Das вместе с докторантом ESM Joseph R. Nasr определили, что химическое соединение дисульфид молибдена является лучшим материалом для использования в качестве покрытия на стекле.

Затем Joshua Robinson, профессор материаловедения и инженерии (MatSE) и докторант MatSE Nicholas Simonson использовали химический реактор при 600 градусах Цельсия - достаточно низкой температуре, чтобы не повредить стекло Gorilla Glass - чтобы сплавить соединение и стекло. Следующим шагом было превратить стекло и покрытие в фотоприемник путем создания на нем рисунка с помощью обычного инструмента для электронно-лучевой литографии.

«Затем мы протестировали стекло с использованием зеленого светодиодного освещения, которое имитирует более естественный источник освещения, в отличие от лазерного освещения, которое обычно используется в аналогичных исследованиях в оптоэлектронике», - сказал Nasr.

Ультратонкий корпус фотодетекторов на основе дисульфида молибдена позволяет лучше контролировать электростатический заряд и гарантирует, что они могут работать с низким энергопотреблением, что является критически важным требованием для технологии умного стекла будущего.

«Фотодетекторы должны работать в местах с ограниченными ресурсами или в недоступных местах, которые по своей природе не имеют доступа к источникам неограниченного электричества», - сказал Das. «Следовательно, они должны полагаться на предварительное накопление энергии в виде энергии ветра или солнца».

По мнению исследователей, в случае коммерческого развития интеллектуальное стекло может привести к технологическому прогрессу в самых разных отраслях промышленности, включая производство, гражданскую инфраструктуру, энергетику, здравоохранение, транспорт и аэрокосмическую технику. Технология может быть применена в биомедицинских системах визуализации, видеонаблюдения, зондирования окружающей среды, оптической связи, ночного видения, обнаружения движения и предотвращения столкновений для автономных транспортных средств и роботов.

«Умное стекло на лобовом стекле автомобиля может адаптироваться к встречным фарам дальнего света при движении ночью, автоматически изменяя его непрозрачность с помощью этой технологии», - сказал Robinson. «А в новых самолетах Boeing 757 можно будет использовать стекла на окнах, чтобы у пилотов и пассажиров автоматически затемняли солнечный свет».

Коментувати