`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Устройство захватывает подписи и отпечатки пальцев с помощью миниатюрных светодиодов

+33
голоса

 Исследователи из Технологического института Джорджии хотят расписываться с помощью света. Используя тысячи нанометровых проводов, исследователи разработали сенсорное устройство, которое преобразует механическое давление от подписи или отпечатков пальцев прямо в световые сигналы, которые могут быть захвачены и обработанны оптически.

Сенсорное устройство может обеспечить искусственное осязание с чувствительностью, сравнимой с кожей человека. Помимо сбора подписей и отпечатков пальцев, техника также может быть использована в биологической визуализации и в микроэлектромеханических (MEMS) системах. В конечном счете, это может обеспечить новый подход к человеко-машинному интерфейсу. 

«Вы можете писать пером, и датчик будет оптически определять, что вы пишете с высоким разрешением и с очень высокой скоростью отклика, - сказал проф. Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang). - Это новый принцип формирования изображения, который использует параллельное определение и позволяет избежать многих сложностей у существующих датчиков давления».

Индивидуальные нанопроволоки из оксида цинка (ZnO), которые являются частью устройства, работают под действием механического давления как крошечные светодиоды (LED), что позволяет устройству предоставить подробную информацию о прикладываемом давлении. Известная как пьезофототроника, технология, впервые описанная проф. Ван в 2009 г., обеспечивает новый способ захвата информации о прикладываемом давлении при очень высоком разрешении: до 6300 точек на дюйм.

Пьезоэлектрические материалы создают поляризацию зарядов, когда они деформируются. Основываясь на этом физическом принципе, пьезофототронные устройства могут регулировать и управлять переносом заряда и рекомбинацией поляризованных зарядов, присутствующих на концах отдельных нанопроволок. Выращенные на поверхности пленки нитрида галлия (GaN), нанопроволоки образуют массив излучателей света в виде пикселей, чей выход варьируется в зависимости от давления, создавая электролюминесцентный сигнал, который может быть интегрирован с фотоникой-на-чипе для передачи данных, обработки и записи.

«Когда нанопроволоки из оксида цинка находятся под механическим напряжением, на обоих концах создается пьезоэлектрический заряд, который образует пьезоэлектрический потенциал, - пояснил проф. Ван. - Наличие потенциала искажает зонную структуру в проводе, в результате чего электроны остаются в зоне р-п перехода дольше и повышают эффективность светодиода».

Эффективность светодиода увеличивается пропорционально созданному напряжению. Различия в степени деформации переводятся в различия в излучаемом свете.

При давлении, оказываемом на устройство при письме или другим источником, нанопроволоки сжимаются вдоль своих осевых направлений, создавая отрицательный пьезопотенциал, в то время как без сжатия нанопроволоки потенциал отсутствует.

Исследователи писали буквы в верхней части устройства, а соответствующий световой поток выходил из нижней части устройства. Этот выход, который весь считывается за один раз, может быть обработан и передан.

Способность видеть все излучатели одновременно позволяет устройству обеспечить быстрый ответ. «Время отклика очень мало, и вы можете прочитать миллион пикселей за микросекунды, - сказал проф. Ван. – Когда генерируется световое излучение, оно может быть определено сразу с помощью оптических волокон».

Нанопроволоки прекращают излучать свет, когда давление снимается. Переключение с одного режима на другой занимает 90 миллисекунд или меньше.

Ученые исследовали стабильность и воспроизводимость массива сенсоров путем изучения интенсивности светоизлучения отдельных пикселей при деформации на 25 повторяющихся циклах включения-выключения. Они обнаружили, что колебание выхода составило примерно пять процентов, что намного меньше, чем общий уровень сигнала.

До настоящего времени пространственное разрешение протестированных образцов устройств составило 2,7 мкм. Проф. Ван считает, что разрешение может быть улучшено путем уменьшения диаметра нанопроволок, что позволяет вырастить больше нанопроводов, и с помощью высокотемпературного процесса изготовления.

Устройство захватывает подписи и отпечатки пальцев с помощью миниатюрных светодиодов

Эта схема показывает устройство для изображения распределения давления посредством пьезофототронного эффекта. На рисунке показан светодиодный массив датчика давления основе нанопроволоки - до (A) и после (B) приложения деформации сжатия. Выпуклый рисунок символов, например ABC, сформированных на сапфировой подложке, используется для приложения шаблона давления на верхнюю часть электродов из оксида индия-олова

+33
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT