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第二十期:無(wú)人駕駛汽車(chē)的“眼睛”,因?yàn)橛辛怂`敏!

時(shí)間:2021-11-11        來(lái)源:

你是否有這樣的疑問(wèn):無(wú)人駕駛汽車(chē)是怎么“看路”的呢?


隨著交通工具的發(fā)展,汽車(chē)越來(lái)越多,路況也越來(lái)越復(fù)雜。車(chē)水馬龍,橫縱交錯(cuò)中,傳統(tǒng)汽車(chē)靠司機(jī)開(kāi)車(chē)“看路”,可是無(wú)人駕駛汽車(chē)沒(méi)有“眼睛”,怎么應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜場(chǎng)景呢?



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01 無(wú)人駕駛汽車(chē)的“眼睛”——探測(cè)器


如果我們把無(wú)人駕駛汽車(chē)想象成一個(gè)“智能機(jī)器人”,那么探測(cè)器就是它的“眼睛”


通過(guò)把紫外光?可見(jiàn)光或紅外線等攝入光轉(zhuǎn)化成電信號(hào),從而將信息變成了人工智能可以“解讀”的語(yǔ)言。


目前大部分無(wú)人駕駛汽車(chē),都是使用激光雷達(dá)作為探測(cè)器,通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征。


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說(shuō)到激光雷達(dá),很多人都不陌生,畢竟這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在遙感、測(cè)繪、安防、環(huán)境探測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用了,但是要將它用于無(wú)人駕駛汽車(chē)上,就需要更高級(jí)的“三維激光雷達(dá)”,因?yàn)闊o(wú)人駕駛汽車(chē)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)性、靈敏度都有更高的需求。


可是三維激光雷達(dá)的制作成本高,技術(shù)難度大,這讓很多車(chē)企“望而卻步”,也成為了制約無(wú)人駕駛汽車(chē)量產(chǎn)的“瓶頸”。


科研工作者一直都在尋找一種新材料,來(lái)突破無(wú)人駕駛汽車(chē)探測(cè)器的桎梏。


02 讓“眼睛”更迅捷的新材——鈣鈦礦


隨著科研的發(fā)展,一種新型半導(dǎo)體材料被發(fā)現(xiàn)具有極其優(yōu)異的光電性能,它的應(yīng)用,對(duì)于提高光電探測(cè)器的性能,降低成本,簡(jiǎn)化制作過(guò)程,具有重要意義?這一新材便是如今光電科研領(lǐng)域的“寵兒”——鈣鈦礦半導(dǎo)體。


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高靈敏度鈣鈦礦單晶-石墨烯復(fù)合垂直結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器


第十八期【趣味科普】:鈣鈦礦量子點(diǎn)先進(jìn)顯示材料,為智能汽車(chē)添“彩”中,我們科普了鈣鈦礦作為量子點(diǎn)先進(jìn)顯示材料的優(yōu)越性能:


鈣鈦礦是一種ABX3晶型,以目前研究較多的金屬鹵素有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦為例,A為有機(jī)甲胺離子CH3NH3+ ,B為金屬離子 (例如Pb2+, Sn2+),X為鹵素離子 (例如Cl-,I- , Br-)。


整個(gè)晶體是由金屬離子被六個(gè)鹵素離子包圍所形成的類(lèi)似正方體作為骨架結(jié)構(gòu),骨架中間插入無(wú)機(jī)或者有機(jī)離子,它具有發(fā)射光譜半峰寬窄,顏色可調(diào),色域廣的優(yōu)點(diǎn)。


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鈣鈦礦載流子遷移率高、光吸收系數(shù)大、帶隙可調(diào)的屬性,注定了它不僅可以提高電轉(zhuǎn)化成光的效率;同時(shí)也能讓光轉(zhuǎn)變成電的速率更快,也就是說(shuō):運(yùn)用鈣鈦礦的光電探測(cè)器,能夠更高效、更快速地讓光轉(zhuǎn)變成電信號(hào),讓無(wú)人駕駛汽車(chē)的“眼睛”更明亮,“視覺(jué)神經(jīng)”更敏捷。


03 鈣鈦礦柔性光電器件


鈣鈦礦光電探測(cè)器獨(dú)特的柔性材料特性,讓人工智能的“視野”更廣闊。


科研人員發(fā)現(xiàn)了一種超柔、輕便且高度貼合的鈣鈦礦薄膜X射線檢測(cè)器,這種超薄柔性器件,可以從正面和背面同樣好地檢測(cè)X射線輻射,而對(duì)于依賴(lài)厚基板的其他檢測(cè)器體系結(jié)構(gòu)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。


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鈣鈦礦新型X射線探測(cè)器


如何更好地理解這一發(fā)現(xiàn)的意義呢?我們可以想象,今后的無(wú)人駕駛汽車(chē),如果將鈣鈦礦柔性探測(cè)器件貼合于汽車(chē)各個(gè)角度,可以實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角的全方位探測(cè),這將會(huì)讓無(wú)人駕駛汽車(chē)的探測(cè)器更加立體與全面。


由此可見(jiàn),具有獨(dú)特性質(zhì)的鈣鈦礦材料,不僅載流子遷移率高、光吸收系數(shù)大、帶隙可調(diào),而且還制備工藝簡(jiǎn)單、成本低,簡(jiǎn)直是光電領(lǐng)域的“寶藏材料”,充分應(yīng)用它的物理和材料特性?xún)?yōu)勢(shì),一定會(huì)促進(jìn)各類(lèi)新興信息技術(shù)的快速發(fā)展!


近期,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料界面研究中心李佳博士團(tuán)隊(duì),就研發(fā)了一種基于鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的X射線探測(cè)器。


該團(tuán)隊(duì)將具有內(nèi)部信號(hào)增益效應(yīng)的異質(zhì)結(jié)光電晶體管用于X射線直接探測(cè)器,這在國(guó)際上還是首次,這一成果實(shí)現(xiàn)了超靈敏、超低輻射劑量、超高成像分辨的X射線直接探測(cè),相關(guān)成果以Ultrathin and Ultrasensitive Direct X-ray Detector Based on Heterojunction Phototransistors為題發(fā)表于《Advanced Materials》。這讓我們更加相信,鈣鈦礦的廣泛應(yīng)用已經(jīng)指日可待了!



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