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新型光传感器:可印刷、可区分颜色、可用于可见光通信!

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  导读

  

据德国卡尔斯鲁厄理工学院官网近日报道,该校研究团队研制出了可印刷的有机光电二极管,它可以区分波长,从而实现利用光线传输数据。

  背景

  相机、光屏障、运动传感器都有一个共同特点:它们都采用了已经在许多应用中发现的光传感器。未来,这些传感器也将在电信领域扮演重要角色,因为它们可以利用光线实现数据传输。

  

  (图片来源:阿卜杜拉国王科技大学)

  创新

  近日,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的科学家们在位于海德堡的创新实验室成功取得决定性进展:可区分颜色的可印刷光传感器。

  

  由喷墨打印技术采用半导体油墨制造的颜色选择性的有机光传感器。(图片来源:Noah Strobel, KIT)

  技术

  新技术将增加包括可见光通信(VLC)在内的各种应用对光学传感器的需求。可见光通信采用建筑内部的照明设施进行光学通信。在安全、速度和可访问性方面,这项技术相对于传统的传输过程,例如无线局域网(WLAN)或者蓝牙来说,具有许多优势。

  

  (图片来源:IMDEA Networks)

  论文作者之一、卡尔斯鲁厄理工学院光技术研究所的博士 Gerardo Hernandez-Sosa 表示:“我们的研究是基于,将一种特殊材料即有机半导体的优势与它们的印刷生产结合起来的想法。”

  半导体是计算机、智能手机、太阳能电池以及其他许多技术的基础。某些半导体材料会通过改变它们的导电性对于光线作出响应。光线强度可以通过电流来测量。我们可以采用一台打印机,将某些材料应用于一种载体材料,例如印刷油墨。这些材料响应不同的波长,这意味着它们可以区分颜色。Hernandez-Sosa 的团队现在成功地找到了一种适合应用于波长敏感的光线探测器以及印刷到柔性载体上的材料组合,它可以在非常小到非常大的面积上进行印刷。在计算机的帮助下,布局很容易设计。论文第一作者 Noah Strobel 指出:“大量任意设计的光电探测器可以在柔性、轻量的材料上制造。因此,它们特别适合移动设备。”

  价值

  半导体元器件的打印是一个相对年轻的工艺,但是对于未来应用来说,却具有相当大的潜力。行业已经投入大量资金,为电视和智能手机生产可印刷的OLED显示器。印刷的柔性太阳能电池或者压力传感器已经能在市场上买得到。印刷的光线探测器的生产也已经达到工业级别。因此,这些元件未来极有可能应用于许多领域,尤其是随着物联网、智慧城市和工业4.0对于传感器的需求与日俱增。

  关键字

  

可印刷、可见光通信、半导体

  参考资料

  【1】Noah Strobel, Nikolaos Droseros, Wolfgang Kntges, Mervin Seiberlich, Manuel Pietsch, Stefan Schlisske, Felix Lindheimer, Rasmus R. Schrder, Uli Lemmer, Martin Pfannmller, Natalie Banerji, Gerardo Hernandez‐Sosa. Color‐Selective Printed Organic Photodiodes for Filterless Multichannel Visible Light Communication. Advanced Materials, 2020; 1908258 DOI: 10.1002/adma.201908258

  【2】https://www.kit.edu/kit/english/pi_2020_014_having-an-eye-for-colors-printable-light-sensors.php

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