Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä

Professori Ji-woong Yang johdolla Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technologysta (DGIST) on yhteistyötutkimuksella kehittänyt maailman tehokkaimman ympäristöystävällisen kvanttipisteisen valosensorin, joka ei vaadi ulkoista virtalähdettä.

Uusi ratkaisu toimii ilman ulkoista teholähdettä koska se hyödyntää aurinkosähköistä vaikutusta vakaiden valosignaalien mittauksiin.

Tutkimusryhmä on myös tuottanut tähän valoanturiin pohjautuvan ihoon kiinnitettävän ultraohuen pulssianturin, joka pystyy vastaanottamaan pulssisignaaleja vakaasti erilaisista muodonmuutoksista huolimatta.

Viime vuosina väestön ikääntyminen ja COVID-19-pandemia ovat johtaneet kasvavaan kysyntään terveydenhuollon seurantalaitteille, jotka voidaan kiinnittää kehoon pitkäksi aikaa biometristen signaalien saamiseksi.

Perinteisiä piipohjaisia valoantureita ei kuitenkaan käytännössä käytetä yleisesti, koska ne ovat raskaita ja jäykkiä.

Kvanttipisteet ovat vain muutaman nanometrin kokoisia ja niiden optiset ja sähköiset ominaisuudet ovat perinteisiä puolijohdemateriaaleja paremmat, joten ne erottavat nopeasti elektroneja ja aukkoja.

Koska kvanttipisteiden etuna on nopea vasteaika valosensorina käytettäessä, kvanttipisteisiin perustuvaa valosensoritutkimusta on tehty laajasti.

Nyt tämä tutkimusryhmä on nyt onnistuneesti kehittänyt erittäin suorituskykyisen kvanttipistevalosensorin, joka perustuu ympäristöystävällisiin kupari-indium-selenidin (Cu-In-Se) kvanttipisteisiin.

Tutkimusryhmä paransi näiden kvanttipisteiden sähköisiä ominaisuuksia säätelemällä pisteiden kokoa ja koostumusta, kehitti uuden pisteille sopivan orgaanis-epäorgaanisen hybridin varauksensiirtokerroksen.

Uusi kvanttipistevalosensori osoittaa korkeaa suorituskykyä jopa noin 40 nanometrisen kvanttipisteisen absorptiokerroksen kanssa. Lisäksi se osoittaa erinomaisen valontunnistuksen ilman ulkoista virtalähdettä. Nämä kaksi ominaisuutta voivat olla suuri etu puettavien valoantureiden sovelluksissa ja käytössä.

Tutkijoiden mukaan sitä voitaisiin käyttää erilaisiin seuraavan sukupolven valoanturisovelluksiin, kuten lidar- ja infrapunakamerat sekä puettavat terveydenhuollon seurantajärjestelmät."

Aiheesta aiemmin:

Erikoismuotoiltuja kvanttipisteitä

Kvanttipistetransistoreista joustava vaihtoehto elektroniikalle