研究人員開發(fā)基于碳納米管的柔性太赫茲成像儀

　　據(jù)麥姆斯咨詢報道，Tokyo Tech（日本東京工業(yè)大學(xué)）的研究人員基于化學(xué)“可調(diào)”碳納米管材料開發(fā)出了一種柔性太赫茲成像儀。其研究發(fā)現(xiàn)大大拓展了太赫茲應(yīng)用，包括環(huán)繞式、可穿戴技術(shù)，以及大面積光子學(xué)器件等。

　　

圖1：（a）基于碳納米管（CNT）的柔性太赫茲成像儀；（b）環(huán)繞在指尖上的CNT太赫茲成像儀，可以方便地環(huán)繞在各種曲面上，僅需通過插入并旋轉(zhuǎn)指尖上的柔性太赫茲成像儀，就能清晰地探測管子上的破損。

　　碳納米管（CNT）應(yīng)用正席卷電子產(chǎn)品世界，現(xiàn)在，它們在太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了跨越。

　　憑借其優(yōu)異的導(dǎo)電性和獨(dú)特的物理特性，CNT對于下一代電子器件來說極具吸引力。在太赫茲器件中的應(yīng)用，便是其最有前景的方向之一。太赫茲成像儀正成為傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的安全和可行的替代方案，它適用于從機(jī)場安全、食品檢測和藝術(shù)品鑒定，到醫(yī)療和環(huán)境傳感技術(shù)等廣泛的應(yīng)用。

　　對于能夠?yàn)閺V泛工業(yè)應(yīng)用提供實(shí)時成像的太赫茲探測器的需求，刺激了對低成本、柔性太赫茲成像系統(tǒng)的研究。東京工業(yè)大學(xué)未來跨學(xué)科科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的Yukio Kawano是該領(lǐng)域的世界級知名專家。例如，2016年，他便宣布開發(fā)出了基于多維碳納米管的可穿戴太赫茲技術(shù)。

　　Kawano及其團(tuán)隊一直在研究各種類型CNT材料的太赫茲檢測性能，因?yàn)檫€有足夠的空間來改進(jìn)，以滿足工業(yè)級應(yīng)用的需求。

　　現(xiàn)在，他們報道了柔性CNT薄膜太赫茲成像儀的新進(jìn)展，能夠精細(xì)調(diào)整以發(fā)揮太赫茲探測器的最大性能。

　　他們的研究成果發(fā)表于ACS的Applied Nano Materials（題為“Fermi-Level-Controlled Semiconducting-Separated Carbon Nanotube Films for Flexible Terahertz Imagers”），其新型太赫茲成像儀基于化學(xué)可調(diào)的半導(dǎo)體CNT薄膜。

　　研究人員通過利用一種被稱為離子液體柵極的技術(shù)，證明他們可以對厚度為30微米的碳納米管薄膜的太赫茲探測器性能的關(guān)鍵參素實(shí)現(xiàn)高度可控。如圖1所示，這種厚度對于確保太赫茲成像儀保持獨(dú)立的形狀和柔性非常重要。

　　“此外，”研究團(tuán)隊補(bǔ)充說，“我們開發(fā)了基于可變濃度摻雜溶液的無柵極費(fèi)米能級調(diào)諧，并制造了費(fèi)米能級調(diào)諧的p-n結(jié)CNT 太赫茲成像儀?！毖芯咳藛T利用這種新型成像儀在實(shí)驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)信封中回形針的可視化，如圖2。

圖2：研究團(tuán)隊開發(fā)的CNT太赫茲成像儀，實(shí)現(xiàn)了信封中回形針的清晰、非接觸、非破壞性可視化。

　　這款新型THz成像儀的可彎曲性和進(jìn)一步微調(diào)的可能性，將大大擴(kuò)展在不遠(yuǎn)的將來對基于CNT太赫茲器件進(jìn)一步開發(fā)的可能性。

　　此外，噴墨涂層等低成本制造方法，可使大面積太赫茲成像器件更容易制得。