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加入石墨烯 紅外傳感器將用于隱形眼鏡
作者:admin 發布時間:2015/10/23 17:43:35 瀏覽次數:5107
美國密歇根大學的科學家研制出一種全新的紅外傳感器，它可被用于隱形眼鏡，讓其擁有夜視功能。據介紹，這種傳感器具有捕捉可見光和紅外線的能力，并且在鏡片之間夾入石墨烯，而無需笨重的冷卻裝置。
這種用石墨烯開發出來的紅外線圖像傳感器只有指甲蓋大小。不同于目前常見的中紅外和遠紅外圖像傳感器，首次實現了在室溫下對全紅外光譜的觀測。由于體積小、重量輕，它甚至能夠集成到隱形眼鏡或手機當中，未來有望在軍事、安保、醫學等多個領域獲得應用。
紅外線的波長在760納米至1毫米之間，是波長比紅光長的非可見光，分為近紅外線、中紅外線和遠紅外線三種。普通攝像機只需一個芯片就能拍攝到可見光，而紅外成像技術則需要同時看到近紅外、中紅外和遠紅外各種不同頻譜的圖像。更具挑戰性的是，中紅外和遠紅外傳感器通常必須在極低的溫度才能工作。
科研人員將石墨烯作為原材料，石墨烯是一種由碳原子構成的單層結構，能夠探測到整個光譜的紅外線、可見光和紫外線。但由于石墨烯對光線的吸收能力較差(2.3%)，不足以產生足夠的電信號，此前相關的研究一直止步不前。上一代石墨烯紅外線傳感器所面臨的最大問題是靈敏度太差，無法滿足商用設備的需要。
為了克服這一障礙，科研人員對石墨烯產生電信號的過程進行了改進。據相關資料了解到，他們在兩個石墨烯薄片之間設置了一個絕緣隔離層，底層有電流通過。當光線照射到頂層石墨烯的時候，裝置會釋放電子，產生帶正電的空穴。而后，在量子機制的作用下，電子穿過中間的絕緣層，到達底部的石墨烯層。此時，留在上層石墨烯上的帶正電空穴會產生電場，并對下層石墨烯的電流產生影響。通過測量電流的變化，就能推斷出照射在上層石墨烯上的光的亮度。
新方法首次讓中紅外和遠紅外傳感器的靈敏度達到了一個新的高度，完全能夠媲美需要冷卻裝置才能運行的傳統紅外線傳感器。并且該設備只有一個指甲蓋大小，很容易實現集成。如果能夠將這種探測器集成到隱形眼鏡或其他可穿戴電子設備當中，將有望為人們提供一種前所未有的、與環境進行交互的新方式。同時，該技術也為紅外線技術在軍事、安保、醫學等多個領域中的應用開辟了新的想象空間。
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