Tin tức Vũ trụ TV

Tương lai phốt pho đen trong phân tích 3D, dấu vân tay phân tử

Ngày:
Th7 31, 2020
Tóm lược:

Nhiều hệ thống nhỏ gọn sử dụng công nghệ hồng ngoại giữa tiếp tục phải đối mặt với các vấn đề tương thích khi tích hợp với các thiết bị điện tử thông thường. Photpho đen đã thu hút được sự chú ý để vượt qua những thách thức này nhờ vào nhiều ứng dụng khác nhau trong các mạch quang tử. Nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng của vật liệu đối với các thiết bị mới nổi, từ hình ảnh y tế đến giám sát môi trường, đánh giá tiến trình trong các thành phần khác nhau của chip, từ phát hiện ánh sáng đến phát xạ laser.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Nhiều hệ thống nhỏ gọn sử dụng công nghệ hồng ngoại giữa tiếp tục phải đối mặt với các vấn đề tương thích khi tích hợp với các thiết bị điện tử thông thường. Photpho đen đã thu hút được sự chú ý để vượt qua những thách thức này nhờ vào nhiều ứng dụng khác nhau trong các mạch quang tử.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Vật lý ứng dụng (Applied Physics Reviews) bởi AIP Publishing nhấn mạnh tiềm năng của vật liệu đối với các thiết bị mới nổi, từ hình ảnh y tế đến giám sát môi trường.

Sơ đồ hệ thống hồng ngoại trung bình trên chip dựa trên nền tảng lai photpho-silicon đen. Lớp photonic silicon thụ động dùng để dẫn hướng ánh sáng hồng ngoại giữa trong khi phốt pho đen đóng vai trò tích cực trong phát xạ, điều chế và phát hiện ánh sáng. TÍN DỤNG: Bowei Dong và Li Huang
Sơ đồ hệ thống hồng ngoại trung bình trên chip dựa trên nền tảng lai photpho-silicon đen. Lớp photonic silicon thụ động dùng để dẫn hướng ánh sáng hồng ngoại giữa trong khi phốt pho đen đóng vai trò tích cực trong phát xạ, điều chế và phát hiện ánh sáng.
TÍN DỤNG: Bowei Dong và Li Huang

Các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Singapore đã xem xét công trình khoa học được tiến hành cho đến nay đang xem xét sử dụng phốt pho đen cho chip quang điện tử thế hệ tiếp theo. Trong bài báo, nhóm đánh giá sự tiến bộ trong các thành phần khác nhau của chip, từ phát hiện ánh sáng đến phát xạ laser.

Việc mở rộng bước sóng từ cận hồng ngoại sang trung hồng ngoại cho phép các chức năng đa dạng hơn ngoài giao tiếp và điện toán. Sensing là một trong những ứng dụng tiềm năng quan trọng nhất trong hồng ngoại giữa, vì nó phục vụ kết nối thế giới thực mà chúng ta đang sống với hệ thống ảo trên chip.

Photpho đen đạt được tính linh hoạt đầy hứa hẹn của nó thông qua các cách khác nhau mà nó có thể được chế tác dưới dạng vật liệu 2D. Những đặc điểm này làm cho nó trở nên hấp dẫn đối với lĩnh vực quang điện tử, trong đó thông tin được truyền tải bằng chip dựa trên điện tử thông thường được kết hợp với công nghệ mới nổi sử dụng photon để truyền thông tin.

Vượt xa hơn các ứng dụng hình ảnh nhiệt, công nghệ trung hồng ngoại có thể được áp dụng để xác định “dấu vân tay” phân tử hoặc sử dụng các tính năng độc đáo của bước sóng trung hồng ngoại để phân tích cấu trúc 3D và chuyển động để phân biệt các vật thể nhân tạo với vật thể tự nhiên.

Tác giả Kah-Wee Ang chia sẻ: “Nếu chúng tôi có thể nhận ra một hệ thống hồng ngoại trung bình nhỏ gọn, chúng tôi có thể hiện thực hóa các ứng dụng, như theo dõi sức khỏe và phát hiện khí độc, với một con chip nhỏ trong một thiết bị cầm tay”.

Bằng cách sửa đổi số lớp, áp dụng điện trường thẳng đứng và giới thiệu pha tạp hóa học một cách dễ dàng, vật liệu có thể điều chỉnh hiệu quả mức năng lượng điện tử theo nhu cầu mong muốn của thiết bị. Điều chỉnh chính xác này có thể là công cụ trong điều chế quang điện sẽ được yêu cầu để tính toán và truyền dữ liệu nhanh hơn, cũng như phát hiện tín hiệu yếu và phân tích phổ.

Bất chấp lời hứa của mình, việc sản xuất rộng rãi các lớp phốt pho đen dày nguyên tử vẫn còn nhiều thách thức.

“Chúng tôi thường dựa vào việc tẩy da chết bằng băng keo để thu được phốt pho đen màng mỏng, đây không phải là quá trình lặp lại hoàn toàn”, Ang nói. “Tăng trưởng quy mô lớn, nếu đạt được, sẽ là một bước đột phá để thúc đẩy công nghệ dựa trên phốt pho đen.”

Ang hy vọng việc xem xét giúp xi măng đen trở thành một vật liệu thiết yếu trong các thiết bị quang điện tử thế hệ tiếp theo trong những năm tới và có vẻ sẽ tiếp tục làm việc với các nguyên mẫu mạch nhỏ gọn và hiệu suất cao.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Li Huang, Kah-Wee Ang. Photonics photpho đen đối với các ứng dụng trên chip . Đánh giá Vật lý ứng dụng , 2020; 7 (3): 031302 DOI: 10.1063 / 5.0005641

Bài viết liên quan

Bài viết mới