Militære projekter flytter grænser for fleksibel elektronik i billedteknologier

(Phys.org) - Med det formål at imødekomme det strategiske militære behov for præcise, høj opløsning billeddannelse, en el- og computeringeniør fra University of Wisconsin-Madison, der arbejder med US Air Force Office of Scientific Research og det amerikanske forsvarsministerium, har et simpelt mål:at gøre nattesyn mere præcist og lettere for soldater og piloter at bruge.

Gennem nogle vigtige gennembrud inden for fleksible halvledere, elektro- og computerteknik Professor Zhenqiang "Jack" Ma har skabt to billedteknologier, der har potentielle anvendelser ud over det 21. århundredes slagmark.

Med $750, 000 i støtte fra Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), Ma har udviklet buede nattesynsbriller ved hjælp af germanium nanomembraner.

At skabe nattesynsbriller med en buet overflade giver et bredere synsfelt for piloter, men kræver meget lysfølsomme materialer med mekanisk bøjelighed - siliciumet, der bruges i konventionelle billedsensorer, skærer det ikke.

I stedet, Ma's design anvender fleksible germanium-nanomembraner:en overførbar fleksibel halvleder, der indtil nu har været for udfordrende at bruge i billedkameraer på grund af en høj mørk strøm, den elektriske baggrundsstrøm, der strømmer gennem lysfølsomme materialer, selv når de ikke udsættes for lys.

"På grund af deres højere mørke strøm, billedet kommer ofte meget mere støjende på germanium-baserede billedapparater, " siger mor. "Vi løste det problem."

Ma's teknologi til mørk strømreduktion er også for nylig blevet licenseret til Intel.

I et andet billedprojekt, det amerikanske forsvarsministerium har givet Ma $750, 000 til støtte for udvikling af billedkameraer til militær overvågning, der spænder over flere spektre, kombinerer infrarødt og synligt lys til et enkelt billede.

"Grunden til at de er interesseret i IR er, at synligt lys kan blokeres af skyer, støv, røg, "siger Ma." IR kan gå igennem, så samtidig synlig og IR-billeddannelse giver dem mulighed for at se alt."

Billig silicium gør produktion af billedkameraer til synligt lys til en enkel opgave, men IR er afhængig af materialer, der er uforenelige med silicium.

Den nuværende tilgang involverer en sensor til IR-billeder og en sensor til synligt lys, kombinerer de to billeder i efterbehandling, hvilket kræver større computerkraft og hardwarekompleksitet. I stedet, Ma vil anvende en heterogen halvleder nanomembran, stabling af de to inkompatible materialer i hver pixel i den nye imager for at lag IR og synlige billeder oven på hinanden i et enkelt billede.

Resultatet vil være billedapparater, der problemfrit kan skifte mellem IR og synlige billeder, giver billedet mulighed for at blive rigere og hurtigere udnyttet til strategisk beslutningstagning.

"De leder efter den højeste opløsning, de kan få, " siger mor. "Noget, der kan tage ét billede med alt i."