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第二十期:无人驾驶汽车的“眼睛”,因为有了它更灵敏!

时间:2021-11-11        来源:

你是否有这样的疑问:无人驾驶汽车是怎么“看路”的呢?


随着交通工具的发展,汽车越来越多,路况也越来越复杂。车水马龙,横纵交错中,传统汽车靠司机开车“看路”,可是无人驾驶汽车没有“眼睛”,怎么应对这些复杂场景呢?



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01 无人驾驶汽车的“眼睛”——探测器


如果我们把无人驾驶汽车想象成一个“智能机器人”,那么探测器就是它的“眼睛”


通过把紫外光、可见光或红外线等摄入光转化成电信号,从而将信息变成了人工智能可以“解读”的语言。


目前大部分无人驾驶汽车,都是使用激光雷达作为探测器,通过发射激光束来探测目标的位置、速度等特征。


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说到激光雷达,很多人都不陌生,毕竟这项技术已经在遥感、测绘、安防、环境探测等多个领域有广泛应用了,但是要将它用于无人驾驶汽车上,就需要更高级的“三维激光雷达”,因为无人驾驶汽车对环境数据的动态性、灵敏度都有更高的需求。


可是三维激光雷达的制作成本高,技术难度大,这让很多车企“望而却步”,也成为了制约无人驾驶汽车量产的“瓶颈”。


科研工作者一直都在寻找一种新材料,来突破无人驾驶汽车探测器的桎梏。


02 让“眼睛”更迅捷的新材——钙钛矿


随着科研的发展,一种新型半导体材料被发现具有极其优异的光电性能,它的应用,对于提高光电探测器的性能,降低成本,简化制作过程,具有重要意义。这一新材便是如今光电科研领域的“宠儿”——钙钛矿半导体。


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高灵敏度钙钛矿单晶-石墨烯复合垂直结构光电探测器


第十八期【趣味科普】:钙钛矿量子点先进显示材料,为智能汽车添“彩”中,我们科普了钙钛矿作为量子点先进显示材料的优越性能:


钙钛矿是一种ABX3晶型,以目前研究较多的金属卤素有机无机杂化钙钛矿为例,A为有机甲胺离子CH3NH3+ ,B为金属离子 (例如Pb2+, Sn2+),X为卤素离子 (例如Cl-,I- , Br-)。


整个晶体是由金属离子被六个卤素离子包围所形成的类似正方体作为骨架结构,骨架中间插入无机或者有机离子,它具有发射光谱半峰宽窄,颜色可调,色域广的优点。


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钙钛矿载流子迁移率高、光吸收系数大、带隙可调的属性,注定了它不仅可以提高电转化成光的效率;同时也能让光转变成电的速率更快,也就是说:运用钙钛矿的光电探测器,能够更高效、更快速地让光转变成电信号,让无人驾驶汽车的“眼睛”更明亮,“视觉神经”更敏捷。


03 钙钛矿柔性光电器件


钙钛矿光电探测器独特的柔性材料特性,让人工智能的“视野”更广阔。


科研人员发现了一种超柔、轻便且高度贴合的钙钛矿薄膜X射线检测器,这种超薄柔性器件,可以从正面和背面同样好地检测X射线辐射,而对于依赖厚基板的其他检测器体系结构则无法实现


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钙钛矿新型X射线探测器


如何更好地理解这一发现的意义呢?我们可以想象,今后的无人驾驶汽车,如果将钙钛矿柔性探测器件贴合于汽车各个角度,可以实现360°无死角的全方位探测,这将会让无人驾驶汽车的探测器更加立体与全面。


由此可见,具有独特性质的钙钛矿材料,不仅载流子迁移率高、光吸收系数大、带隙可调,而且还制备工艺简单、成本低,简直是光电领域的“宝藏材料”,充分应用它的物理和材料特性优势,一定会促进各类新兴信息技术的快速发展!


近期,中国科学院深圳先进技术研究院材料界面研究中心李佳博士团队,就研发了一种基于钙钛矿半导体材料的X射线探测器。


该团队将具有内部信号增益效应的异质结光电晶体管用于X射线直接探测器,这在国际上还是首次,这一成果实现了超灵敏、超低辐射剂量、超高成像分辨的X射线直接探测,相关成果以Ultrathin and Ultrasensitive Direct X-ray Detector Based on Heterojunction Phototransistors为题发表于《Advanced Materials》。这让我们更加相信,钙钛矿的广泛应用已经指日可待了!



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