Sensor Ultraviolet Fleksibel Performa Sangat Tinggi untuk Digunakan pada Perangkat yang Dapat Dipakai
Meskipun tidak terlihat oleh mata manusia, sinar UV mengelilingi kita di lingkungan kita, dan paparan yang berlebihan dapat menyebabkan masalah kesehatan termasuk kanker kulit dan penuaan kulit dini. Intensitas sinar UV biasanya dilaporkan melalui indeks selama laporan cuaca. Perangkat yang dapat dikenakan, seperti T-shirt atau jam tangan yang memantau paparan sinar UV pribadi sepanjang hari, akan menjadi panduan yang berguna dan lebih akurat bagi orang yang ingin menghindari kerusakan akibat sinar matahari.
Peneliti NTU telah melaporkan bahwa sensor sinar UV fleksibel mereka 25 kali lebih responsif, dan 330 kali lebih sensitif daripada sensor yang ada, melebihi tingkat kinerja yang diperlukan untuk aplikasi optoelektronik — elektronik berbasis cahaya.
Sensor sinar UV, juga dikenal sebagai fotodetektor, digunakan dalam berbagai sistem, mulai dari smartphone hingga pencitraan biomedis. Selama beberapa dekade terakhir, galium nitrida (GaN) telah menjadi terkenal sebagai bahan yang ideal untuk membuat sensor sinar UV, sebagian besar karena sifat unggul dalam memancarkan, mengatur, mentransmisikan, dan merasakan cahaya. Namun, sebagian besar sensor UV berbasis GaN saat ini dibuat di atas lapisan yang kaku, membatasi penggunaannya pada produk yang fleksibel dan dapat dikenakan.
Sementara peneliti di tempat lain telah mengembangkan sensor UV berbasis GaN yang fleksibel, mereka belum mencapai tingkat kinerja yang diperlukan untuk penggunaan mutakhir. Dua tantangan terbesar mereka adalah responsivitas yang rendah dan sensitivitas yang rendah. Tim NTU mengatasi kendala ini dengan menciptakan sensor sinar UV yang fleksibel pada wafer semikonduktor berdiameter 8 inci, menggunakan lapisan kristal tunggal GaN dan aluminium galium nitrida (AlGaN), yang disusun menggunakan membran yang terdiri dari dua lapisan semikonduktor tipis yang berbeda. (membran heterostruktur).
Jenis struktur semikonduktor ini, yang dapat dibuat menggunakan metode yang kompatibel dengan industri yang ada, memungkinkan material mudah ditekuk, sehingga ideal untuk digunakan pada sensor fleksibel. Pada saat yang sama, komposisi kimia material berubah seiring dengan kedalaman, yang berarti bahwa performa tinggi tetap terjaga bahkan saat material mengalami tekanan.
Dalam uji laboratorium, sensor cahaya UV fleksibel NTU beroperasi pada tingkat responsivitas dan sensitivitas yang tinggi bahkan saat mengalami beberapa uji tekukan dan suhu tinggi. Di bawah rentang regangan eksternal (tekan, datar, dan tarik), sensor mencatat tingkat responsivitas antara 529 – 1340 Ampere/Watt (satuan yang digunakan untuk mengukur kemampuan perangkat untuk mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik), yang sekitar 100 kali lebih tinggi dari sensor UV yang ada. Responsivitas ini tetap stabil setelah 100 siklus pembengkokan berulang, menunjukkan potensinya untuk diintegrasikan ke dalam perangkat yang dapat dikenakan.
“Sensor sinar UV fleksibel berperforma tinggi yang kami ciptakan membuka jalan ke depan untuk berbagai aplikasi yang dapat dikenakan di masa depan, seperti dalam pemantauan kesehatan cerdas pribadi, di mana orang dapat secara akurat mengukur tingkat paparan UV mereka sepanjang hari untuk mengurangi risiko mereka terkena sinar UV. kanker kulit,” kata Profesor Kim Munho. Kanker kulit, salah satu jenis kanker yang paling umum secara global, terutama disebabkan oleh paparan radiasi UV dari matahari yang berlebihan. Di wilayah seperti Australia, yang memiliki tingkat kanker kulit tertinggi di dunia, diperkirakan sekitar 2 dari 3 orang akan didiagnosis menderita kanker kulit pada saat mereka mencapai usia 70 tahun, menurut data yang dikumpulkan oleh World Dana Penelitian Kanker.
“Kanker kulit dapat dicegah dengan melindungi kulit dari paparan sinar matahari yang berlebihan. Jadi, perangkat wearable andal yang dapat melacak paparan sinar UV dapat menjadi alat yang berguna untuk membantu memantau paparan yang direkomendasikan, terutama bagi mereka yang menghabiskan banyak waktu di luar ruangan,” kata tim peneliti.
