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让机器人的眼睛更厉害——柔性紫外图像传感器

来源: X-MOL 2017-09-04 15:15:06

近年来，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，人们一直期待未来能够研发出与人和生物更加接近的仿人仿生机器人。能否让机器人某些感官的探测范围（比如眼睛）超越人类，从而应用到更为广阔的领域成为人们关注的焦点。近日，中科院半导体所半导体超晶格国家重点实验室的沈国震研究员（点击查看介绍）研究团队与香港科技大学的范智勇教授（点击查看介绍）课题组合作，制备了一种高性能的柔性紫外图像传感器，为机器人的紫外视觉功能带来了可能性。

视觉系统是机器人系统的重要组成部分之一，而柔性图像传感器则是机器人视觉系统的核心组件之一。机器人可以通过图像传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，从而转换为符号，让机器人辨识物体并确定其位置。目前机器人视觉系统多数以可见光视觉为主，极大地限定了机器人的应用范围以及场合。紫外视觉成像技术作为对紫外光的重要应用之一，在犯罪侦查、漏油探测、火灾监控以及高压线路检测等领域有着广泛的应用。然而传统的紫外图像传感器一般基于硅基等刚性衬底，决定了其本身无法弯曲、体积较大且不易携带，无法满足机器人视觉系统的应用需求。与硅基器件相比，柔性紫外图像传感器具有体积小、质量轻、可弯曲等特点，能够更好地与机器人的眼球相贴合，赋予机器人以紫外视觉功能，从而大大拓展机器人的应用领域。

沈国震团队中的博士生李禄东和娄正助理研究员采用在单晶Zn2SnO4（简称ZTO）纳米线表面修饰ZnO量子点的方法，成功研制出一种同时具备高光电导增益、低暗电流和快响应速度等特点的柔性紫外图像传感器。该器件制备在柔性PET塑料薄膜衬底上，具有优异的可弯曲性和机械稳定性。由于Zn2SnO4纳米线和ZnO量子点之间形成II型异质结，使其光电导增益高达1.1 × 107，比探测率为9.0 × 1017Jones，响应时间仅为47 ms。此外，在范智勇教授课题组的帮助下，他们还进行了相关的理论模拟，结果与实验数据吻合。在弯曲条件下，所研制的柔性紫外图像传感器能够有效地对紫外图像进行感应并重现，证明了其在高性能柔性紫外成像方面的潜在应用，也为机器人紫外视觉系统的实现带来了曙光。

纳米科技

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