美研制出指甲大小的红外线图像传感器

2014-03-18 13:48 院校科研   

导读美国科学家日前用石墨烯开发出一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器。不同于目前常见的中红外和远红外图像传感器,新技术无需笨重的冷却装置就能运行,首次实现了在室温下对全红外光谱的观测。由于体积小、重量轻,它甚至能够集成到隐形眼镜或手机当中,未来有望在军事、安保、医学等多个领域获得应用。  

美国科学家日前用石墨烯开发出一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器。不同于目前常见的中红外和远红外图像传感器,新技术无需笨重的冷却装置就能运行,首次实现了在室温下对全红外光谱的观测。由于体积小、重量轻,它甚至能够集成到隐形眼镜或手机当中,未来有望在军事、安保、医学等多个领域获得应用。

红外线的波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光,分为近红外线、中红外线和远红外线三种。普通摄像机只需一个芯片就能拍摄到可见光,而红外成像技术则需要同时看到近红外、中红外和远红外各种不同频谱的图像。更具挑战性的是,中红外和远红外传感器通常必须在极低的温度才能工作。

由密歇根大学电气工程和计算机学助理教授钟朝晖(音译)和同校的特德·诺里斯教授负责的这项研究将石墨烯作为原材料。石墨烯是一种由碳原子构成的单层结构,能够探测到整个光谱的红外线、可见光和紫外线。但由于石墨烯对光线的吸收能力较差(2.3%),不足以产生足够的电信号,此前相关的研究一直止步不前。钟朝晖说:“上一代石墨烯红外线传感器所面临的最大问题是灵敏度太差,无法满足商用设备的需要。”

为了克服这一障碍,钟朝晖和他的团队对石墨烯产生电信号的过程进行了改进。据物理学家组织网3月17日报道称,他们在两个石墨烯薄片之间设置了一个绝缘隔离层,底层有电流通过。当光线照射到顶层石墨烯的时候,装置会释放电子,产生带正电的空穴。而后,在量子机制的作用下,电子穿过中间的绝缘层,到达底部的石墨烯层。此时,留在上层石墨烯上的带正电空穴会产生电场,并对下层石墨烯的电流产生影响。通过测量电流的变化,就能推断出照射在上层石墨烯上的光的亮度。

钟朝晖称,新方法首次让中红外和远红外传感器的灵敏度达到了一个新的高度,完全能够媲美需要冷却装置才能运行的传统红外线传感器。并且该设备只有一个指甲盖大小,很容易实现集成。他说,如果能够将这种探测器集成到隐形眼镜或其他可穿戴电子设备当中,将有望为人们提供一种前所未有的、与环境进行交互的新方式。同时,该技术也为红外线技术在军事、安保、医学等多个领域中的应用开辟了新的想象空间。

标签:  图像传感器[2]    探测器[1]
[整理编辑:中国测控网]
更多精彩文章请关注公众号“CK365测控界”

免责声明:凡注明来源中国测控网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,请注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

版权与免责声明:

①凡本网注明"来源:中国测控网"的所有作品,版权均属于中国测控网,转载请必须注明中国测控网 www.ck365.cn。违反者本网将追究相关法律责任。
②本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
 

专题推荐

中国卫星导航学术年会

第七届中国卫星导航学术年会(China Satellite Navigation Conference, CSNC 2016

数据采集专题

数据采集,又称数据获取,是利用一种装置,从系统外部采集数据并输入到系统内部的

论坛热帖

技术文章

资讯排行

读了又读

36%的网友读了:
物联网未来将培育1.9万亿美元市场规模

“物联网将推动未来网络的发展,而中国要把物联网推向全球,重点则是解决发展的问题。”7月11日,在“20

2016-07-15 10:31
73%的网友读了:
【绝对干货】2016年中国机器人行业研

全球领先的移动互联网第三方数据挖掘和分析机构艾媒咨询权威首发《2016中国机器人行业研究报告》。报告

2016-07-15 10:26