中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
考納斯工業(yè)大學(xué)（KTU）材料科學(xué)研究所的一組研究人員創(chuàng )建了新的基于石墨烯和硅肖特基接觸的紅外輻射傳感器，這些傳感器比目前市場(chǎng)上使用的紅外傳感器更有效。
新型紅外傳感器可以助力我們從太空進(jìn)行地球觀(guān)測，進(jìn)行行星際飛行任務(wù)以探索其他行星的大氣層或尋找火星上的生命。如果不將紅外線(xiàn)傳感器安裝在各種設備中，所有這些都不能實(shí)現。此外，該傳感器還用于夜視設備，建筑節能控制系統，光通信線(xiàn)路，運動(dòng)傳感器和藥品等行業(yè)應用。
如今機場(chǎng)還使用這種傳感器來(lái)遠程測量乘客的體溫，以識別感染了Covid-19病毒的人。
事實(shí)上，在過(guò)去的幾年中，考納斯工業(yè)大學(xué)（KTU）的研究人員一直在努力改進(jìn)這些傳感器。
該研究小組的首席研究員?ar?nasMe?kinis博士認為，與其他紅外傳感器相比，肖特基接觸傳感器的制造技術(shù)非常簡(jiǎn)單。這些傳感器的許多陣列可以制成在半導體板上，例如硅板。肖特基接觸傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)關(guān)速度快。傳感器的應用–從氣象到太空觀(guān)測“但是，這些傳感器的主要缺點(diǎn)之一是靈敏度低。那是因為它們只能將一小部分光粒子-光子-轉換成光電子。因此，我們決定在石墨烯上制造納米結構的金屬等離子體吸收器，從而提高了這些傳感器的靈敏度?！?ar?nasMe?kinis博士說(shuō)。
傳感器的應用–從氣象到太空觀(guān)測
肖特基接觸式光電傳感器可用于人造地球衛星，以監測水和土地邊界，森林火災，熔巖流。它們還用于氣象，以評估植物和土壤，地質(zhì)，光通信系統中的水位。
這些傳感器用于研究其他行星：礦物學(xué)分析，行星大氣中的大氣現象以及尋找可能的生命跡象。它們對于太空中的許多類(lèi)型的研究都很重要?！?ar?nasMe?kinis博士說(shuō)。
由KTU研究人員創(chuàng )建的傳感器可以以多種方式應用。?ar?nasMe?kinis博士認為，首先要考慮的是使這些傳感器適應光學(xué)編碼。光學(xué)編碼器是高精度的光機械設備，旨在測量最小位移，距離，機械設備及其組件的精度以及轉速。
“在太空中，光學(xué)編碼器用于激光通信終端，地面光學(xué)衛星站。此外，在低軌道衛星與地球之間的基于激光的通信中，航天器激光定位器（LiDAR），安裝在衛星上的攝像機，太空望遠鏡，” KTU研究人員說(shuō)。
石墨烯使傳感器更加靈敏
肖特基接觸傳感器通常由生長(cháng)在半導體上的金屬層組成。該金屬在半導體表面層中產(chǎn)生電場(chǎng)。
“當在金屬或半導體表面層中產(chǎn)生光電子（由原子從原子釋放的自由電子）時(shí)，它們可以被電場(chǎng)提取并形成所謂的光電流，該光電流可以測量并用于評估光強度（包括紅外線(xiàn)輻射?！?ar?nasMe?kinis博士說(shuō)。
由于常規傳感器只能將一小部分光子-光子轉換為光電子，因此研究人員決定使用石墨烯代替金屬來(lái)解決此問(wèn)題，并以此方式提高此類(lèi)傳感器的靈敏度。
因為石墨烯是超薄的，所以沒(méi)有自由電子散射問(wèn)題。結果，在石墨烯中產(chǎn)生的幾乎所有光電子都將以適當的角度到達石墨烯和半導體結，并流向半導體。傳感器中產(chǎn)生的光電流將比金屬半導體接觸器中的光電流大得多?！?ar?nasMe?kinis博士解釋說(shuō)。
然而，石墨烯的超小厚度也是要解決的重要問(wèn)題。一層石墨烯只能吸收到達它的光子的2.3％?！拔覀兺ㄟ^(guò)在石墨烯上形成特殊的金屬納米結構（稱(chēng)為等離子體納米結構液體）解決了這一問(wèn)題。他們提高了光電傳感器的靈敏度?！毖芯咳藛T解釋說(shuō)。
盡管金屬半導體肖特基接觸式傳感器已經(jīng)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售了30多年，但?ar?nasMe?kinis博士指出，石墨烯和半導體Shottky接觸式光電傳感器尚未量產(chǎn)。
