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NTU Singapore-Wissenschaftler erstellen ultra-leistungsfähige flexible UV-Sensoren für Wearables

  • Autor:Innolith
  • Quelle:LED-Fachmann
  • Lassen Sie auf:2021-08-20

Um die Entwicklung von tragbaren Geräten zu ermöglichen, die fortschrittliche ultraviolette (UV-) Erkennungsfunktionen besitzen, haben Wissenschaftler der Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapur) ein neues erstellt eine Art von Licht Sensor, der flexibel und hochempfindlich ist.

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Obwohl sie für das menschliche Auge unsichtbar sind, umgeben die UV-Strahlen uns in unserem Umfeld, und übermäßige Exposition kann gesundheitliche Probleme verursachen, darunter Hautkrebs und vorzeitige Hautalterung. Die Intensität von UV-Strahlen wird typischerweise durch einen Index während der Wetterberichte berichtet. Ein tragbares Gerät wie ein T-Shirt oder eine Uhr, die den ganzen Tag über die tatsächliche persönliche UV-Exposition überwacht, wäre ein nützlicher und genaueres Leitfaden für Personen, die die Sonne vermeiden wollen Beschädigung. In ihrer Studie, die auf der vorderen Abdeckung der Peer-Review-Journal ACS Nano vorgestellt wurde, berichteten die NTU-Forscher, dass ihre flexiblen UV-Lichtsensoren 25-mal mehr ansprechend waren, und 330-mal empfindlicher waren als vorhandene Sensoren, die die Leistungsniveau für optoelektronische Anwendungen - oder lichtbasierte Elektronik. UV-Lichtsensoren, auch Photodetektoren genannt, werden in einem breiten Systembereich von Systemen verwendet, von Smartphones bis zur biomedizinischen Bildgebung. In den letzten Jahrzehnten, Gallium Nitrid (GAN) hat das Prominenz als ideales Material gewonnen, um UV-Lichtsensoren herzustellen, hauptsächlich aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften beim Emittieren, Regeln, Senden, Senden und Erfassen von Licht. Die meisten UV-Sensoren von GAN-basierten UV-Sensoren sind jedoch auf starren Schichten aufgebaut, wobei ihre Verwendung in flexiblen und tragbaren Produkten einschränken. Während Forscher anderswo flexible GaN-basierte UV-Sensoren entwickelt haben, haben sie die für den Stand der Technik erforderliche Leistung nicht erreicht. Zwei ihrer größten Herausforderungen sind geringes Responsivität und geringe Empfindlichkeit.

NTU-Erfindung überwindet Grenzen von starren UV-Lichtsensoren

Das NTU-Team überwindet diese Einschränkungen, indem sie ihre flexiblen UV-Lichtsensoren auf einem Halbleiterwafer 8 Zoll mit einem Durchmesser von 8 Zoll erstellt, wobei freistehende einkristalline GAN-Schichten und Aluminiumgalliumnitrid (Alga), die mit Membranen angeordnet sind, die aus zwei verschiedenen dünnen Halbleiterschichten (Heterostrukturmembranen) bestehen. Diese Art von Halbleiterstruktur, die unter Verwendung vorhandener industrieller kompatibler Methoden hergestellt werden kann, ermöglicht es dem Material, leicht gebogen zu werden, wodurch Ideal für den Einsatz in flexiblen Sensoren. Gleichzeitig ändert sich die chemische Zusammensetzung des Materials mit der Tiefe, was bedeutet, dass hohe Leistung auch beim Herausscheiden beibehalten wird. In Labortests werden die NTU-flexiblen UV-Lichtsensoren mit dem neugültigen Zusammenhang erstellt AlgaG und Gan arbeiteten in äußerst hoher Praktikabilität und Empfindlichkeit. Mehrere Biege- und Hochtemperaturtests unterzogen, behielten sie auch eine gute Leistung bei. Unter einer RA Äußere Stämme (Druck, flach, und fuhren), verzeichneten die Sensoren ein Responsionsgrad zwischen 529 - 1340 Ampere / Watt (Einheit, um die Fähigkeit einer Vorrichtung zu messen, um ein optisches Signal an ein elektrisches Signal zu übertragen), das ist etwa 100 mal höher als vorhandene UV-Sensoren. Diese Responsivität blieb nach 100 Zyklen wiederholender Biegung stabil, wodurch das Potenzial in Trättchen integriert wurde.

Innovation öffnet die Tür zu UV-fähig flexiblen tragbaren Technik

Blei-Forscher, NTU-Assistent Professor Kim Munho von der Schule der elektronischen und elektrotechnischen Engineering, sagte, dass die hohe Leistung der flexiblen UV-Lichtsensoren des Teams beweist, dass dies der Fall ist Seien Sie möglich, um große leichte und flexible Elektronik für den Einsatz in zukünftigen relevanten lichtbasierten Anwendungen herzustellen. Die Leistung des NTU-Teams könnte zu erheblichen Fortschritten in UV Optoelektronischen Geräten und Stromkreisen, die Asst prof Kim hinzugefügt haben, führen, da Produktingenieure jetzt auf die Entwicklung freuen könnten UV-fähige tragbare Systeme. "Während die Leistung der starren Form von UV-Light-Sensoren mit Gan-basierten UV-Lichtsensoren mit verschiedenen strukturellen Innovationen in den letzten Jahren stark verbessert wurde, bleibt eine flexible Version in den Kinderschuhen, und ihre Leistung ist weit hinter dem der starre Gegenstücke ", sagte Asst prof Kim." Unsere leistungsfähigen flexiblen UV-Lichtsensoren, die wir für eine Vielzahl von zukünftiger tragbarer Applikationen erstellt haben , wie in der persönlichen Smart Health-Überwachung, in der die Menschen ihren UV-Expositionsniveaus den ganzen Tag über genau messen können, um das Risiko von Hautkrebs zu verringern. " Hautkrebs, eines der häufigsten Arten von Krebsarten global, wird hauptsächlich durch Überexposition auf UV-Strahlung von der Sonne verursacht. In Regionen wie Australien, die die höchste Hautkrebsrate der Welt hat, wird geschätzt, dass ungefähr 2 in 3 Personen werden bei der Erreichung des Alters von 70 Jahren mit Hautkrebs diagnostiziert, je nach Daten, die vom Weltkrebsforschungsfonds erstellt wurden. 1 "Hautkrebs kann verhindert werden, indem die Haut vor übermäßiger Sonneneinstrahlung geschützt wird. In diesem Zusammenhang ein Zuverlässiges tragbares Gerät, das UV-Exposition verfolgen könnte, kann ein praktisches Werkzeug sein, um das empfohlene EXPOSITION zu überwachen, insbesondere für diejenigen, die viel Zeit im Freien verbringen ", sagt das Forschungsteam. die Bedeutung der Arbeit des NTU-Forschungsteams hervorheben, Associate Professor Zhao Hongppingen von der Abteilung für Elektro- und Computertechnik an der Ohio State University, USA, die nicht an der Forschung beteiligt ist, sagte: "Diese Demonstration auf einer flexiblen Plattform öffnet sich ausreichend o PPortunities nicht nur in UV-Fotodetektoren, sondern auch andere optoelektronische und elektronische Geräteanwendungen. " Das Projekt zur Entwicklung der flexiblen UV-Light-Sensoren nahm das NTU-Team zwei Jahre Design, Fabrikation und Tests. Umzug, die Forscher, die UV-Imager und andere Anwendungen mit ihrer Innovation nach vorne wenden.

Über Nanyang Technological University, Singapur

Eine forschungsintensive öffentliche Universität, Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapur) hat 33.000 Bachelor- und Postgraduiertenstudenten in der 5-Technik, Wirtschaft, Wissenschaft, Geisteswissenschaften , Kunst- und Sozialwissenschaften und Hochschulen. Es hat auch eine medizinische Schule, die Lee Kong Chian School of Medicine, die gemeinsam mit dem Imperial College London eingerichtet ist. NTU beherbergt auch weltweit autonome Institute - das nationale Institut für Bildung , S Rajaratnam School of International Studies, Erdobservatorium von Singapur und Singapur Center für Umweltwissenschaften - und verschiedene führende Forschungszentren wie das NANYANG-Umwelt- und Wasserforschungsinstitut (Newri) und Energy Research Institute @ NTU (Eri @ n) . Platziert zu den besten Universitäten der Welt von QS, NTU wurde auch der weltweit führenden jungen Universität in den letzten sieben Jahren ernannt. Der Hauptcampus der Universität ist häufig unter den Top 1 aufgeführt 5 schönste Universitäts-Campus der Universität der Welt, und es verfügt über 57 grüne Grünzeichen (entspricht zu LEED-zertifizierten) Bauprojekten, von denen 95% grünen Mark Platinum zertifiziert sind. Neben seinem Hauptcampus hat NTU auch einen Campus in Singapurer Healthcare-Bezirk. Unter der NTU-Smart Campus-Vision nutzt die Universität die Macht der digitalen Technologie und technisch aktivierten Lösungen zur Unterstützung von besseren Lernen und lebenden Erfahrungen, der Entdeckung neuer Kenntnisse und der Nachhaltigkeit von Ressourcen. Weitere Informationen finden Sie unter www.ntu.edu.sg