Группа исследователей под руководством доцента Коу Ли из Университета Тюо в Японии разработала фототермоэлектрические (ПТЭ) визуализаторы с использованием полупроводниковых плёнок из углеродных нанотрубок (УНТ), обогащённых химическим путём. Это позволило достичь повышенной интенсивности отклика и снижения шума, что обеспечивает эффективное дистанционное и локальное обследование. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Materials.
Особенности разработки
Визуализаторы на основе плёнок из УНТ имеют решающее значение для мультимодального неразрушающего контроля. Однако традиционные подходы к проектированию устройств сталкивались с проблемами достижения высокой интенсивности отклика для беспроводного протоколирования данных.
Плёнки из УНТ позволяют осуществлять функциональный мониторинг электромагнитных волн, что потенциально облегчает использование устройств для мультимодального неразрушающего контроля. Состав плёнок из УНТ определяет основные характеристики устройства, и достижение высокой эффективности ПТЭ-преобразования (более высокий отклик и меньший шум) имеет решающее значение для чувствительных операций.
Преодоление технических ограничений
Хотя традиционные чувствительные конструкции фокусируются на минимизации шума, связанная с этим стабилизация интенсивности отклика (до нескольких милливольт) создаёт технические ограничения в работе устройств. Эти проблемы включают несоответствие для сопряжения с компактными беспроводными схемами, которые необходимы для инспекций на месте и требуют высокой интенсивности отклика, по крайней мере, на несколько порядков милливольт.
В данной работе разработаны химически обогащённые ПТЭ-визуализаторы, включающие полупроводниковые УНТ (полу-УНТ). Для снижения присущего им значительного шума используется легирование химическими носителями p-/n-типа. Такое легирование улучшает свойства материала для ПТЭ-преобразования с полу-УНТ до 4060 раз.
Результаты
Визуализатор демонстрирует характеристики, аналогичные традиционным устройствам с УНТ-плёнками, включая сверхширокополосное чувствительное фотодетектирование (с минимальной чувствительностью к шуму 5 пВтГц^−1/2^) в повторно деформируемых конфигурациях. Кроме того, он демонстрирует интенсивность сигнала отклика, превышающую несколько десятков милливольт. Эти особенности позволяют проводить дистанционное локальное неразрушающее ПТЭ-визуальное обследование с помощью беспроводных схем размером с ладонь.
Вклад в развитие технологий
Оптически широкополосные и механически деформируемые датчики изображения (фотоимиджеры) потенциально играют ведущую роль в неразрушающем контроле, обрабатывая разнообразные целевые объекты. Однако существующие фотоимиджеры всё ещё функционируют с низкой интенсивностью отклика (от десятков до сотен микровольт), что ограничивает выбор настроек системы.
Данная работа внесла значительный вклад в преодоление этих ограничений.
Предоставлено:
* [Университет Тюо](https://phys.org/partners/chuo-university/)
* [Официальный сайт Университета Тюо](https://www.chuo-u.ac.jp/english/)