Chemisch verrijkte koolstof nanobuisfilms stimuleren foto-thermo-elektrische beeldvormingsprestaties

Onder leiding van universitair docent Kou Li, een onderzoeksgroep aan de Chuo University, Japan, heeft chemisch verrijkte foto-thermo-elektrische (PTE) -afbeeldingen ontwikkeld met behulp van halfgeleidende koolstof nanobuis (CNT) -films, wat resulteert in het bereiken van verbeterde responsintensiteit en ruisvermindering, volgens een recent en on-site, volgens een recent. papier publicatie in Communicatiemateriaal.

CNT-filmgebaseerde PTE-imagers zijn cruciaal voor multimodale niet-destructieve inspectie, maar conventionele apparaatontwerpstrategieën hebben geconfronteerd met uitdagingen bij het bereiken van een hoge responsintensiteit voor het loggen van draadloze gegevens. CNT-filmgebaseerde PTE-imagers maken functionele elektromagnetische-golfbewaking mogelijk, waardoor het gebruik van multimodale niet-destructieve inspectieapparatuur mogelijk wordt vergemakkelijkt. De CNT -filmsamenstellingen bepalen de fundamentele apparaatprestaties en voldoen aan een hoge PTE -conversie -efficiëntie (hogere respons en lagere ruis) is essentieel voor gevoelige bewerkingen.

Hoewel typisch gevoelig ontwerp zich richt op het minimaliseren van ruis, induceert de bijbehorende nivelleringsintensiteit (tot enkele millivolt) technische beperkingen in apparaatbewerkingen. Deze problemen omvatten mismatching voor koppeling met compacte draadloze circuits, die onmisbaar zijn voor inspectietoepassingen op locatie en ten minste enkele millivolt-bestellingen vereisen. Dit werk ontwikkelt chemisch verrijkte PTE-imagers bestaande uit halfgeleidende CNT (semi-CNT) -films.

Hoewel semi-CNT’s een grotere intensiteitsthermo-elektrische responsen bieden dan semi-metaal mengselsamenstellingen in het conventionele PTE-apparaat, maakt de gepresenteerde imager gebruik van p-/n-type chemische drager doping om inherente significante bottleneckerend ruis te ontspannen. Dergelijke doping verbetert materiaaleigenschappen voor PTE-conversie met semi-CNT’s tot 4.060 keer.

De imager voldoet aan vergelijkbare uitvoeringen als conventionele CNT-filmapparaten, inclusief ultrabroadband-gevoelige fotodetectie (met minimale geluidsgevoeligheid van 5 PWHz^−1/2) onder herhaaldelijk vervormbare configuraties, en vertoont voordelig de intensiteit van het responsensignaal dat een paar – tieners millivolt overschrijdt. Deze functies maken niet-de-vernietigende niet-destructieve PTE-beeldvormingsinspectie op afstand mogelijk met draadloze circuits ter grootte van palmgrote.

Hoewel kwaliteitstesttechnieken essentieel zijn bij het snel groeiende industriële massaproductie en sociale verdeling, spelen optisch breedband en mechanisch vervormbare foto-beeldsensoren (foto-imagers) mogelijk een leidende rol bij niet-destructieve inspectie door diverse doelobjecten te hanteren. Dergelijke bestaande foto-imagers werken echter nog steeds met lage (van tientallen tot honderden microvolts) intensiteitsreacties, waardoor keuzes van systeemopstellingen worden beperkend.

Deze cruciale knelpunten omvatten mismatching voor het bedienen van de bovenstaande apparaten met compacte draadloze dataloggercircuits (beschikbaar in Millivolt (MV) -orders), die essentieel zijn bij niet-destructieve inspectie met betrekking tot gebruik ter plaatse. Bovendien is het conventionele apparaatontwerp vanwege nivelleringsintensiteiten voornamelijk gericht op het minimaliseren van geluidssignalen voor gevoeligheidsverbeteringen, die niet op het punt staan om te voldoen aan de technische vereisten voor de bovenstaande externe bewerkingen. Deze situaties belemmeren de breedband vervormbare foto-imagers uit hun veelzijdige toepassingen.

Daartoe leverde dit werk de volgende belangrijke bijdragen.

1. Ontwikkeling van optisch ultrabroadband, mechanisch vervormbare en draadloos functionele imager-vellen op basis van een werkmechanisme van het PTE-effect met chemisch verrijkte semi-geleidingcnt (semi-CNT) dunne films met één muur.
2. Het combineren van P- en N-type chemische drager-doping voor het Imager-kanaal: op PN junction gebaseerde semi-CNT’s om de inherente bottleneckerende gigantische ruis en onvoldoende foto-absorptie van het bovenstaande materiaal te verbeteren.
3. Gezamenlijk voldoen aan een vergelijkbare foto-detectiegevoeligheid door de imager met die van de bestaande omvangrijke vaste toestandsensoren en ultrabroadband-bewerkingen (van millimeter-golf tot zichtbaar licht) erover.
4. Het bereiken van het fundamentele draadloze gebruik als de PTE-imager door zijn inherente hoge thermo-elektrische conversie-efficiëntie en verrijkte elektrische/optische eigenschappen te synergiseren, in voordelige meer dan tienvoudige grote fotodetectiereacties (tot tientallen MV) dan de conventionele ultrabroadband-vervormbare sensoren.
5. Het demonstreren van niet-destructieve tests op het terrein van een luchtobject met de op afstand gecontroleerde semi-CNT-film draadloze PTE-imager op een voordelige omni-directionele en multi-golflengte bewakingsmogelijkheden.