ウェアラブルで使用するための超高性能フレキシブル紫外線センサー

人間の目には見えませんが、紫外線は私たちの環境を取り囲んでおり、過度の曝露は皮膚がんや早期の皮膚老化などの健康上の問題を引き起こす可能性があります。紫外線の強さは、通常、天気予報のインデックスを通じて報告されます。 Tシャツや時計など、1日を通して実際の個人的な紫外線曝露を監視するウェアラブルデバイスは、太陽のダメージを避けたい人にとって便利で正確なガイドになります。

NTUの研究者は、柔軟なUV光センサーの応答性が既存のセンサーの25倍、感度が330倍であり、オプトエレクトロニクスアプリケーションである光ベースの電子機器に必要なパフォーマンスレベルを超えていると報告しています。

光検出器としても知られるUV光センサーは、スマートフォンから生物医学画像まで、幅広いシステムで使用されています。過去数十年にわたって、窒化ガリウム（GaN）は、主に光の放出、調整、透過、および検知における優れた特性により、UV光センサーを製造するための理想的な材料として注目を集めてきました。ただし、今日のほとんどのGaNベースのUVセンサーは剛性層上に構築されているため、柔軟でウェアラブルな製品での使用が制限されています。

他の研究者は柔軟なGaNベースのUVセンサーを開発しましたが、最先端の使用に必要なレベルの性能を達成していません。彼らの最大の課題の2つは、低応答性と低感度です。 NTUチームは、2つの異なる薄い半導体層で構成される膜を使用して配置されたGaNと窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）の自立型単結晶層を使用して、直径8インチの半導体ウェーハ上に柔軟なUV光センサーを作成することでこれらの制約を克服しました。 （ヘテロ構造膜）。

このタイプの半導体構造は、既存の産業互換性のある方法を使用して製造できるため、材料を簡単に曲げることができるため、フレキシブルセンサーでの使用に最適です。同時に、材料の化学組成は深さとともに変化するため、ひずみがかかっても高性能が維持されます。

ラボテストでは、NTUフレキシブルUV光センサーは、複数の曲げおよび高温テストを受けている間でも、高レベルの応答性と感度で動作しました。さまざまな外部ひずみ（圧縮、平坦、引張）の下で、センサーは529〜1340アンペア/ワット（光信号を電気信号に変換するデバイスの能力を測定するために使用される単位）の応答レベルを記録しました。これは、既存のUVセンサーの約100倍です。この応答性は、100サイクルの繰り返し曲げ後も安定しており、ウェアラブルに統合される可能性があることを示しています。

「私たちが作成した高性能の柔軟なUV光センサーは、個人のスマートヘルスモニタリングなど、将来の幅広いウェアラブルアプリケーションへの道を開きます。このアプリケーションでは、人々は1日を通してUV曝露レベルを正確に測定して、リスクを軽減できます。皮膚がん」とキム・ムンホ教授は語った。世界で最も一般的な種類のがんの1つである皮膚がんは、主に太陽からの紫外線への過度の曝露によって引き起こされます。世界で最も皮膚がんの発生率が高いオーストラリアなどの地域では、世界がまとめたデータによると、70歳になるまでに約3人に2人が皮膚がんと診断されると推定されています。がん研究基金。

「皮膚がんは、過度の日光への曝露から皮膚を保護することで予防できます。したがって、UV曝露を追跡できる信頼性の高いウェアラブルデバイスは、特に屋外で多くの時間を過ごす人々にとって、推奨される曝露を監視するのに役立つ便利なツールになる可能性があります」と研究チームは述べています。