用于可穿戴设备的超高性能柔性紫外线传感器
虽然人眼看不见，但紫外线在我们的环境中围绕着我们，过度暴露会导致健康问题，包括皮肤癌和皮肤过早老化。紫外线的强度通常通过天气报告中的指数来报告。可穿戴设备（例如 T 恤或手表）可以监测个人全天的实际紫外线暴露情况，对于寻求避免阳光伤害的人们来说，这将是一个有用且更准确的指南。
NTU 研究人员报告说，他们的柔性紫外线传感器的响应速度是现有传感器的 25 倍，灵敏度是现有传感器的 330 倍，超过了光电应用（基于光的电子设备）所需的性能水平。
紫外光传感器，也称为光电探测器，广泛用于从智能手机到生物医学成像的系统中。在过去的几十年中，氮化镓 (GaN) 作为制造紫外光传感器的理想材料而备受关注，这主要是由于其在发射、调节、传输和传感光方面的优越性能。然而，当今大多数基于 GaN 的紫外线传感器都建立在刚性层上，限制了它们在柔性和可穿戴产品中的使用。
虽然其他地方的研究人员已经开发出灵活的基于 GaN 的紫外线传感器，但它们还没有达到最先进使用所需的性能水平。他们面临的两个最大挑战是低响应度和低灵敏度。 NTU 团队通过在直径 8 英寸的半导体晶片上创建灵活的紫外光传感器克服了这些限制，使用 GaN 和氮化铝镓 (AlGaN) 的独立单晶层，排列使用由两个不同的薄半导体层组成的膜（异质结构膜）。
这种类型的半导体结构可以使用现有的工业兼容方法制造，使材料易于弯曲，非常适合用于柔性传感器。同时，材料的化学成分随着深度的变化而变化，这意味着即使在受到压力的情况下也能保持高性能。
在实验室测试中，NTU 柔性紫外光传感器即使在经受多次弯曲和高温测试时也能以高响应度和灵敏度运行。在一系列外部应变（压缩、平坦和拉伸）下，传感器记录的响应水平在 529 – 1340 安培/瓦之间（用于测量设备将光信号转换为电信号的能力的单位），这比现有的紫外线传感器高约 100 倍。这种响应在 100 次重复弯曲循环后保持稳定，显示出其集成到可穿戴设备中的潜力。
“我们创造的高性能柔性紫外线传感器为未来广泛的可穿戴应用铺平了道路，例如个人智能健康监测，人们可以在其中准确测量他们全天的紫外线暴露水平，以降低他们的风险皮肤癌，”金文浩教授说。皮肤癌是全球最常见的癌症类型之一，主要是由过度暴露于来自太阳的紫外线辐射引起的。根据世界汇编的数据，在世界上皮肤癌发病率最高的澳大利亚等地区，估计大约有三分之二的人将在 70 岁时被诊断出患有皮肤癌癌症研究基金。
“可以通过保护皮肤免受过度阳光照射来预防皮肤癌。因此，可以跟踪紫外线照射的可靠可穿戴设备可能是一种方便的工具，可以帮助监测一个人的推荐暴露量，特别是对于那些在户外度过大量时间的人，”研究团队说。
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