900 像素成像传感器：基于原子级薄材料

传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

图像传感器是利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器是将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成可用的电信号的一种功能器件。图像传感器分为光导摄像管和固态图像传感器。与光导摄像管相比，固态图像传感器具有体积小、重量轻、集成度高、分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点。因此在各个行业得到了广泛应用。感光器件是工业摄像机最为核心的部件，图像传感器有CMOS和CCD两种。CCD特有的工艺，具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，在交通、医疗等高端领域中广泛应用。由于其成像方面的优势，在很长时间内还会延续采用，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。

成像传感器是接收场景物体反射或发射的电磁波信号，转化为图像并记录在某种介质上的仪器。

宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员使用原子级薄材料开发了一种 900 像素的成像传感器。在他们发表在《自然材料》杂志上的论文中，该小组描述了他们如何构建新传感器及其可能的用途。

对光做出反应的传感器在现代世界中变得非常普遍——例如，当检测到入侵者存在时，灯就会打开。这种传感器通常由像素网格组成，每个像素都对光有反应。这种传感器的性能基于响应度的测量，以及它们检测到的光的哪些部分。

大多数设计都带有特定的噪声信号限制。在这项新的努力中，研究人员指出，大多数此类传感器的效率也很低，使用的电量远远超过此类设备应有的电量。

为了制造更高效的传感器，研究人员研究了用于制造目前使用的传感器的材料——通常是硅互补金属氧化物半导体作为骨架。它是研究人员集中精力的支柱。为了制造更高效的传感器，他们用二硫化钼制成的骨架取代了传统的骨架，这种材料与石墨烯一样，可以生长为一个原子厚的薄片。

在他们的工作中，他们通过气相沉积将其生长在蓝宝石基底上。然后将成品从底座上提起，放在已经经过线蚀刻的二氧化硅底座上。然后他们通过在顶部蚀刻额外的布线来完成他们的产品。

他们的工作成果是一个 30x30 的网格，其中每个像素都是自己的设备——一个不仅能够检测光，而且还可以使用电极排空的设备，在感应到某些东西后可以再次使用。

在评估传感器的特性时，他们发现它比现在使用的传感器效率高得多，每个像素使用的电量不到皮焦耳。他们还发现重置非常容易。阵列上的一次电压就达到了目的。另一方面，研究人员发现它对光的反应比目前使用的传感器慢得多。他们指出，这表明它可以用作通用光传感器，但不能用作相机中的固定装置。他们进一步表示，它可以在各种物联网应用中提供理想的传感解决方案。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。