IIT-B开发用于可穿戴电子设备的超薄光学传感器

印度孟买理工学院（IIT-B）的一组研究人员开发了超薄的下一代光学传感器原型，该原型可用于生物成像，可穿戴电子设备，环境监测，国防和电信等应用。

诸如光电探测器之类的光学传感器可以将光线转换成电子信号。这些传感器被用作电信中的光开关，用于在国防和生物医学设备中捕获图像，用于污染控制的有毒气体监测器以及用于可再生能源发电的光伏电池。

然而，当前使用的常规光学传感器是由厚硅或III-V族化合物半导体制成的，耗电较大。因此，它们很难在新兴应用中使用，例如可穿戴设备，柔性电子产品以及用于物联网（IoT）的多传感器网络。

因此，由IIT-B电气工程学教授Saurabh Lodha领导的研究人员设计了一种超薄光学传感器的原型，该原型使用类石墨烯的二维（2D）材料制成，该材料具有很高的光学灵敏度并且还可以发电。由于这些2D材料具有出色的电子，机械和光学特性，因此克服了常规光学传感器的局限性。

他们的研究发表在美国化学学会月刊同行评审期刊《纳米快报》上。

“在开始进行原型设计之前，我们进行了数轮理论计算。材料的厚度至关重要。我们发现，石墨烯族中的两种特定材料以适当的厚度相互堆叠时，会形成异质结，从而产生出色的光电性能，并能够从可见光到红外光进行宽带光检测，这是无法实现的。该项目的主要研究人员Lodha说。

“ IIT-B的最新工作引起了设备界的极大兴趣；有望为该领域提供一个新的方向，因为它利用了两种不同的2D材料（仅几原子层薄）的交界处的光敏和能量收集潜力。纳米科学与工程中心（CeNSE）助理教授Digbijoy Nath说，我们将其称为“层间带隙”，据我所知，没有人对它进行过研究或报道过，以证明其具有可观的太阳能电池性能和超快光电探测器。班加罗尔的印度科学研究所（IISc）不在研究范围之内。

理论计算是在IIT-B进行的，澳大利亚莫纳什大学（Monash University）提供了投入，原型机是在IIT-B的纳米加工工厂制造的。该研究的第一作者，博士生Abin Varghese说，与孟买的塔塔基础研究所合作，对传感器的关键理论预测进行了实验验证。

“使用低维材料进行光电检测的大多数研究都集中于增强一个或两个性能参数，通常以其他指标为代价。但是，正是这种异质结构平台的多功能卓越性使其前景广阔，使我们更接近于实际技术。” Lodha说。

“将来，我们计划使用晶圆级材料生长技术将这项工作从实验室推广到晶圆厂。然后，我们计划整合光学，气体和热传感器，以构建节能的物联网传感器网络。”