“压电-光电子”效应为机器人带来有触感的皮肤

美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology，Georgia Tech)教授、压电材料(piezo-electric material)专家Zhong Lin Wang，开发出一种新的“压电-光电子(piezo-phototronic)”方案，可望为机器人带来具备触感的人造皮肤。

利用这种由Wang所首创的新种类半导体组件，其研究团队已经制作出人造皮肤的原型，可赋予机器人如人类般的触感，或是用以制作无墨水指纹扫描机、生物造影(biological imaging)或是提升微机电系统(MEMS)装置的性能。

“压电-光电子”效应是利用藉由变形压电奈米线所导致的电荷极化(charge polarization)，强化微型LED内的电荷传输与重组；该LED是绝缘蓝宝石基板上，于n型氮化镓层上生长p型氧化锌奈米线。每当奈米线数组感受到来自人类或机器人手指触摸的应变(strain)，p-n接面就会让LED发光，其光强度与所施加的压力成正比。而其发光影像──举例来说，可能是一个指纹──就能用传统的光学技术来感应。


“压电-光电子”感测装置原理（来源：Georgia Tech）

Wang的团队最近展示了直径2.7微米的氧化锌奈米线数组，能以每吋6,300点(dots)的分辨率感测触摸，切换时间90毫秒(milliseconds)；研究团队是以低温化学生长技术，在氮化镓薄膜上制作奈米线图案，并以热塑材料在奈米线之间提供支撑。

图案化的镍-金电极与底部的氮化镓薄膜形成欧姆触点(ohmic contact)，同时透明的氧化铟锡(indium-tin oxide，ITO)则沉积于顶部做为共同电极。未来该研究团队计划透过较高温度的奈米线生长制程，进一步提升组件的分辨率。


乔治亚理工学院教授Zhong Lin Wang开发能将机械应力直接转换成光学影像的传感器（来源：Georgia Tech）