用于捕获签名的设备使用带有压电光电效应的微型led。
佐治亚理工学院的研究人员想把你的签名挂在灯上——也就是微型灯上。通过使用数千根纳米级的电线，研究人员开发了一种传感器设备，它可以将机械压力(来自签名或指纹)直接转换为光信号，这些光信号可以被捕获和光学处理。
该传感器设备可以提供一种人工触觉，其灵敏度可与人类皮肤相媲美。除了收集签名和指纹，该技术还可以用于生物成像和微机电(MEMS)系统。最终，它将为人机界面提供一种新的方法。
“你可以用你的笔写字，传感器将以高分辨率和非常快的响应速度光学检测你所写的内容，”Regents教授、佐治亚理工学院材料科学与工程学院Hightower主席王钟林(音)说，“这是成像力的一个新原理，使用并行检测，避免了现有压力传感器的许多复杂问题。”
单个氧化锌(ZnO)纳米线是设备的一部分，当被置于机械压力的应变下时，它就像微型发光二极管(led)一样工作，使设备能够提供有关所施加压力的详细信息。这项被称为压电光电子技术的技术——2009年由王首次描述——提供了一种新的方法，以非常高的分辨率捕捉施加压力的信息:每英寸高达6300个点。
该研究计划于8月11日发表在该杂志上自然光子学．它是由美国能源部基础能源科学办公室、国家科学基金会和中国科学院知识创新项目赞助的。
压电材料在受力时产生电荷极化。压电光电器件依赖于这一物理原理，通过存在于单个纳米线末端的极化电荷来调节和控制电荷的传输和重组。生长在氮化镓(GaN)薄膜上的纳米线产生像素光发射器，其输出随压力变化，产生电致发光信号，该信号可与片上光子学集成，用于数据传输、处理和记录。
王解释说:“当氧化锌纳米线受到应变时，在两端产生压电电荷，形成压电电位。”“电势的存在会扭曲导线中的能带结构，导致电子在p-n结中停留的时间更长，从而提高LED的效率。”
LED的效率增加与产生的应变成正比。施加应变量的差异转化为从纳米线接触氮化镓薄膜的根部发出的光的差异。
为了制造该器件，使用了一种低温化学生长技术，在氮化镓薄膜衬底上创建了一个c轴向上的氧化锌纳米线图像化阵列。纳米线和氮化镓薄膜之间的界面形成了纳米线的底面。在用PMMA热塑性塑料渗入纳米线之间的空间后，用氧等离子体蚀刻掉足够的PMMA以暴露氧化锌纳米线的顶部。
然后用镍金电极与底部的氮化镓薄膜形成欧姆接触，在阵列顶部沉积一层透明的铟锡氧化物(ITO)薄膜作为公共电极。
当通过手写对设备施加压力时，纳米线沿轴向被压缩，产生负压电势，而未压缩的纳米线没有电位。
研究人员将字母压在设备的顶部，设备的底部就会产生相应的光输出。这些输出可以同时被读取，可以被处理和传输。
同时看到所有发射器的能力允许设备提供快速响应。“响应时间很快，你可以在一微秒内读取100万像素，”王说。“当发光产生时，可以立即用光纤检测到。”
当压力减轻时，纳米线就会停止发光。王说，从一种模式切换到另一种模式只需要90毫秒或更短的时间。
研究人员研究了传感器阵列的稳定性和再现性，方法是在25个重复的开-关循环中检测应变下单个像素的发光强度。他们发现输出波动约为5%，远小于信号的整体水平。研究了2万像素以上的鲁棒性。
迄今为止测试的设备样品记录了2.7微米的空间分辨率。王认为可以通过减少纳米线的直径——允许更多的纳米线生长——和使用高温制造工艺来提高分辨率。
了下:快速原型
