В Китае изобрели детектор для бесконтактного взаимодействия человека с машиной

Недавно исследовательская группа, возглавляемая доцентом Дж. Лу Сяовэй, профессор. Цзян Пэн и проф. Бао Синьхэ из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) разработал высокочувствительный длинноволновый инфракрасный детектор, который обеспечивает маломощное бесконтактное взаимодействие человека и машины. Об этом сообщает журнал Advanced Materials.

Как тип теплового детектора, фототермоэлектрический детектор хорошо известен своей широкополосной спектральной характеристикой в неохлаждаемом и автономном режиме работы, который включает в себя два отдельных процесса преобразования энергии: фототермическое и термоэлектрическое преобразования.

Коммерческие фототермоэлектрические детекторы обычно используют устройство с термоэлементом для увеличения сигнала напряжения и требуют сложной технологии изготовления микроэлектромеханических систем. При обнаружении слабого человеческого излучения обычно применяется дополнительная схема сбора данных с высоким отношением сигнал/шум из-за малого напряжения сигнала (около десятков или сотен микровольт).

В этой работе исследователи разработали новый термопайл на основе гетероструктуры SrTiO3-x/CuNi.

С одной стороны, эта структура синергетически сочетала высокую электропроводность сплава CuNi с высоким коэффициентом Зеебека SrTiO3-x. С другой стороны, она проявляла способность к широкополосному оптическому поглощению благодаря комбинации поглощения свободных носителей и поглощения фононного резонанса.

Благодаря этим свойствам термопайл на основе SrTiO3-x/CuNi продемонстрировал высокую чувствительность к человеческому излучению. Уровень выходного сигнала достигал 13 мВ, а шумовое напряжение составляло 10 нВ/Гц1/2. Далее была сконструирована матрица термопайлов для реализации бесконтактного распознавания жестов рук, арабских цифр и букв алфавита в режиме реального времени.