性能無可匹敵 環保量子點光電感測器誕生

編譯/高晟鈞

近年來,由於Covid傳染病與人口老化,使得人們對於能夠長時間附著在身體上的生物識別醫療監測設備需求不斷增長。然而,傳統的矽基光電感測器由於笨重、堅硬,導致長時間配戴容易產生不適感。另外,它們也無法準確地獲得生物辨識訊號,因為它們無法與皮膚緊密接觸。

南韓成功開發出世界上性能最高的環保量子點光電感測器,而無需任何外接電源支援。(圖/截取自 phys.org)

近期,來自南韓大邱的Ji-woong Yang教授成功開發出世界上性能最高的環保量子點光電感測器,而無需任何外接電源支援。

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量子點

今年的諾貝爾化學獎頒發給了三位發現並開發出量子點的科學家。量子點是尺寸僅有幾奈米的超細半導體顆粒,擁有比傳統半導體材料更好的光電特性,可以快速的分離電子與電洞,因次也被賦予「奈米科學的種子」的美稱。

由於量子點的優秀性能,基於量子點的光電感測器研究已經被廣泛進行。然而,大多數現有的量子點光電感測器,要不厚度無法達到奈米等級(超過幾微米),又或者使用有毒的重金屬──硫化鉛作為材料。而無論是何者,都無法用於穿戴式光電感測器。

銅銦硒環保量子點

人們通常認為基於環保量子點的光電感測器性能較差。然而,這種超高性能的環保量子點光電感測器,除了不含有毒重金屬外;研究團隊也透過控制量子點的尺寸與成分,也大大提升了環保量子點的電氣特性。

銅銦硒環保量子點的吸收層在40奈米時表現出最好的裝置性能。此外,它無需連接外部電源即可表現出出色的光檢測性能。這兩個特性對於穿戴式光電感測器的應用是一個巨大的優勢。

藉此,研究團隊將光電感測器與柔性基板相結合,開發出一種可穿戴脈衝感測器。此感測器具有良好的伸縮彈性(彎曲可達0.5毫米以上),當受測者進行步行、跑步與其他各種運動時也能穩定地對脈搏進行測量。

基於環保量子點光電感測器創建的設備具有高度靈活性,並且無需外部電源為其創造了巨大的優勢。它將能對於下一代光電感測器應用,諸如雷射雷達、紅外線攝影機和可穿戴醫療監控系統開創光明的前景。

資料來源:phys.org

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