Новые формы технологий тонкопленочных устройств, основанные на альтернативных полупроводниковых материалах, таких как пригодные для печати органические вещества, наноуглеродные аллотропы и оксиды металлов, могут способствовать более экономически и экологически устойчивому Интернету вещей (IoT), предполагает международная группа под руководством KAUST.
Их статья опубликована в журнале Nature Electronics .
Интернет вещей должен оказать серьезное влияние на повседневную жизнь и многие отрасли. Он соединяет и облегчает обмен данными между множеством интеллектуальных объектов различной формы и размера, таких как системы домашней безопасности с дистанционным управлением, беспилотные автомобили, оснащенные датчиками, обнаруживающими препятствия на дороге, и заводское оборудование с регулируемой температурой, по сети. Интернет и другие сенсорные и коммуникационные сети.
Ожидается, что к следующему десятилетию эта бурно развивающаяся гиперсеть охватит триллионы устройств, что увеличит количество сенсорных узлов, развернутых на ее платформах.
Текущие подходы, используемые для питания узлов датчиков, основаны на технологии аккумуляторов , но батареи требуют регулярной замены, что со временем является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Кроме того, нынешнее глобальное производство лития для аккумуляторных материалов может не поспевать за растущим спросом на энергию из-за увеличения количества датчиков.
Узлы датчиков с беспроводным питанием могут помочь в создании устойчивого Интернета вещей за счет извлечения энергии из окружающей среды с использованием так называемых сборщиков энергии, таких как фотоэлектрические элементы и сборщики энергии радиочастот (RF), среди прочих технологий. Электроника большой площади может сыграть ключевую роль в использовании этих источников питания.
Выпускник KAUST Калайванан Логанатан вместе с Томасом Антопулосом и его коллегами оценили жизнеспособность различных электронных технологий для больших площадей и их потенциал для создания экологически безопасных датчиков IoT с беспроводным питанием.
Электроника большой площади недавно стала привлекательной альтернативой традиционным технологиям на основе кремния благодаря значительному прогрессу в обработке на основе растворов, который упростил печать устройств и схем на гибких подложках большой площади. Их можно производить при низких температурах и на биоразлагаемых подложках, таких как бумага, что делает их более экологичными, чем их аналоги на основе кремния.
На протяжении многих лет команда Антопулоса разработала ряд радиочастотных электронных компонентов , в том числе полупроводниковые устройства на основе оксидов металлов и органических полимеров, известные как диоды Шоттки. «Эти устройства являются важнейшими компонентами беспроводных сборщиков энергии и в конечном итоге определяют производительность и стоимость сенсорных узлов», — говорит Логанатан.
Ключевой вклад команды KAUST включает масштабируемые методы производства ВЧ-диодов для сбора энергии, достигающей частотного диапазона 5G/6G. «Такие технологии обеспечивают необходимые строительные блоки для более устойчивого способа питания миллиардов сенсорных узлов в ближайшем будущем», — говорит Антопулос.
Команда исследует монолитную интеграцию этих маломощных устройств с антенной и датчиками, чтобы продемонстрировать их истинный потенциал, добавляет Логанатан.
Теги: IoT, связь
