超薄节能玻璃光电探测器的基础研究

这张图描绘了在大猩猩玻璃上生长的二硫化钼，这一过程将普通玻璃变成了光电探测器。来源: 詹妮弗——宾夕法尼亚州立大学材料研究所

我们总是忽略，光电探测器为现代生活的便利做出了很大的贡献。光电探测器也被称为感光器，它将光能转换成电信号，完成诸如打开自动滑动门和在不同光照条件下自动调节手机屏幕亮度等任务。

宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组在ACS Nano上发表了一篇新论文，试图通过将光电探测器技术与耐用的大猩猩玻璃相结合来进一步提高光电探测器的应用。大猩猩玻璃是康宁公司生产的用于智能手机屏幕的材料。

光电探测器与大猩猩玻璃的集成可能导致“智能玻璃”或配备自动传感性能玻璃的商业发展。研究人员称，智能玻璃有许多应用，涵盖从成像到高级机器人技术。

工程科学与力学(ESM)助理教授、首席研究员Saptarshi Das说:“试图在玻璃上制造和测试光电探测器时，有两个问题需要解决。” ”必须使用相对较低的温度,因为玻璃会在高温下降解,并且必须确保玻璃光电探测器可以使用最少的能量来操作。”

为了克服第一个挑战，Das和ESM博士生约瑟夫·纳斯尔确定了化学化合物二硫化钼是涂在玻璃上的最佳材料。

随后，材料科学与工程(MatSE)教授约书亚·罗宾逊(Joshua Robinson)和博士生尼古拉斯·西蒙森(Nicholas Simonson)使用600摄氏度的化学反应器（这个温度足够低，不会降解大猩猩玻璃）将化合物和玻璃熔合在一起。下一步是用传统的电子束光刻工具将玻璃和涂层制成一个光电探测器。

纳斯尔说:“然后我们用绿色LED照明来测试这种玻璃，它模仿了一种更自然的光源，而不像在类似的光电子研究中通常使用的激光照明。” 二硫化钼光电探测器的超薄机身允许更好的静电控制，并确保它能以低功率运行——这是未来智能玻璃技术的关键需求。Das说:“光电探测器需要在资源有限或无法进入的地区工作，这些地区无法获得足够的电力来源。”“因此，他们需要依靠以风能或太阳能来储存能量。”

研究人员表示，如果智能玻璃被商业化开发，可能会推动制造业、民用基础设施、能源、医疗保健、交通和航空航天等广泛行业的技术进步。该技术可应用于生物医学成像、安全监控、环境传感、光通信、夜视、运动检测和自动驾驶车辆和机器人的避撞系统。

罗宾逊说:“在夜间驾驶时，汽车挡风玻璃上的智能玻璃可以通过自动改变不透明度来适应迎面驶来的远光灯。”“新的波音757飞机可以利用飞行员和乘客窗户上的玻璃来自动调暗阳光。”