[智能应用]MIT 工程师研发出 10nm 新型电子“皮肤”，可使夜视眼镜更轻便 [复制链接]

IT之家 4 月 28 日消息，麻省理工学院材料科学与工程系团队研发出了一种可生长并剥离的超薄电子 "皮肤" 技术，有望为新型电子设备铺平道路，例如可穿戴设备、柔性电子及紧凑型红外成像装置。作为演示，科研人员基于该方法制作出了一种厚度仅 10 纳米的热电薄膜，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，有望应用于夜视眼镜和雾天自动驾驶感知领域。
这项新技术不仅适用于热释电材料，研究人员还计划将该方法应用于制造其他超薄、高性能半导体薄膜。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。
科研人员发现，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。

MIT 工程师研发出 10nm 新型电子“皮肤”，可使夜视眼镜更轻便
研发背景与成果概述
美国麻省理工学院（MIT）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”。该研究成果已发表在最新一期《自然》杂志上。这项技术不仅适用于热释电材料，研究人员还计划将该方法应用于制造其他超薄、高性能半导体薄膜。

核心材料与原理
材料选择
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。

生长与剥离原理
科研人员发现，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。

产品制作与性能表现
像素阵列制作
基于上述发现，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。

性能优势
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。研究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。

应用前景
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：

夜视设备：可用于制造轻量级夜视眼镜，让其更加轻便，提升使用体验。
自动驾驶领域：提高自动驾驶汽车在低可见度条件下的视觉能力。
环境监测：作为气体传感器进行实时环境污染监测。
其他设备：还有望推动超薄可穿戴传感器、柔性晶体管、计算元件以及高灵敏度和紧凑型成像设备等新型电子设备的发展

麻省理工学院材料科学与工程系团队研发的这种超薄电子“皮肤”技术，具有革命性的潜力。以下是对这项技术的一些点评：

1. 创新性：这项技术突破了传统电子设备的限制，通过可生长并剥离的超薄电子皮肤，为柔性电子和可穿戴设备的发展提供了新的可能性。

2. 高灵敏度：科研人员制作的10纳米厚热电薄膜对远红外光谱中的热量和辐射具有高度敏感性，这在夜视眼镜和雾天自动驾驶感知领域具有重要的应用价值。

3. 材料选择：PMN-PT热释电材料的直接生长和剥离能力，无需中间层辅助，这一发现极大地简化了制造过程，并提高了材料的性能。

4. 性能优越：由100个超薄热敏像素组成的阵列展现了超越现有夜视设备的性能，这表明该技术在实际应用中的巨大潜力。

5. 应用广泛：这种超薄热释电薄膜不仅可以用于夜视和自动驾驶，还可以集成到小型、轻便的设备中，满足不同红外波段的各种应用需求，如环境污染监测等。

6. 技术挑战：尽管这项技术展现出巨大的潜力，但在实际应用中可能还会面临一些技术挑战，如大规模生产、成本控制以及与现有技术的兼容性等。

7. 未来发展：研究人员计划将该方法应用于制造其他超薄、高性能半导体薄膜，这将进一步扩展该技术的应用范围，并推动相关领域的发展。

总的来说，麻省理工学院团队的这项超薄电子“皮肤”技术是一项令人兴奋的创新，它不仅展示了材料科学领域的最新进展，也为未来电子设备的发展铺平了道路。随着技术的进一步发展和完善，我们有望看到更多革命性的应用出现。