科技日报讯(记者张梦然)美国麻省理工学院团队开发了一种新技术,能够生长并剥离电子材料的超薄“皮肤”。这项技术有望推动新型电子设备的发展,如制造轻量级夜视眼镜、超薄可穿戴传感器、柔性晶体管、计算元件以及高灵敏度和紧凑型成像设备。该研究成果已发表在最新一期《自然》杂志上。
图片来源:AI生成
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研究团队以热释电材料为例进行了演示。热释电材料是一种对温度变化敏感的材料,能产生电流。这种材料越薄,其对细微温度变化的感知能力就越强。利用新方法,团队制造出了厚度仅为10纳米的热释电薄膜,并证明该薄膜对远红外光谱中的热量和辐射具有高度敏感性。
团队发现,一种名为PMN-PT的热释电材料可以直接在单晶基底上生长并轻松剥离,无需中间层辅助。这是因为铅原子在热释电薄膜的化学结构中有序排列,具有较大的电子亲和力,阻止了载流子与其他材料连接,从而使得整个材料可以完好无损地剥离。
基于此发现,团队制作了一个由100个超薄热敏像素组成的阵列,每个像素面积约为60平方微米。这些像素对远红外光谱的变化高度敏感,其性能甚至超越了现有的夜视设备。这表明,这种超薄热释电薄膜可以集成到小型、轻便的设备中,满足不同红外波段的各种应用需求,例如提高自动驾驶汽车在低可见度条件下的视觉能力,或作为气体传感器进行实时环境污染监测等。
除了热传感应用,这种薄膜还可用于环境与生物传感,以及天体物理现象的成像。
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