利用扭曲双-双层石墨烯实现宽带光检测，提高自动驾驶感知能力

为了追求完善的自动驾驶，研究人员和工程师不断深入研究各种技术领域，以克服现实世界驾驶条件带来的无数挑战。研究人员探索了扭曲双-双层石墨烯（ Twisted Double Bilayer Graphene，TDBG）异质结构在推进宽带光检测技术方面的潜力——这是增强车辆感知和对环境响应的关键组成部分。

揭开TDBG的潜力

该研究的核心是探索扭曲的双-双层石墨烯，这是一种复杂的材料结构，通过堆叠两个具有特定扭曲角度的双层石墨烯形成。石墨烯是排列在二维蜂窝晶格中的单层碳原子，表现出非凡的电子性能。当两个这样的层堆叠在一起（双层石墨烯），另一个相同的堆叠被相对扭曲放在顶部时，产生的结构是TDBG。这种扭曲创造了一个摩尔纹图案，一个大规模的超晶格结构，改变了电子带结构，并诱导电子频谱中的潜在平坦带或间隙。

TDBG的一个显著特点是，由于大角度扭曲，出现本征电场（intrinsic electric fields），而不需要外部电极。这种本征电场加上扭曲诱导的电子结构变化，使TDBG能够在从红外到太赫兹的广泛波长范围内表现出光导率，即暴露在光下时导电性的变化。

宽带光检测有助于推动自动驾驶

宽带光检测技术通过增强车辆对周围环境的感知和理解来增强自动驾驶系统。这项技术对超光谱成像（hyperspectral imaging）至关重要，与捕获三个彩色通道（RGB）的标准成像不同，它捕获数百个频段，提供高维数据集。这种丰富的数据有助于区分材料、识别物体和检测道路上的障碍物——这是安全自主导航的关键因素。

此外，宽带光检测可以增强激光雷达（光探测和测距）系统的功效，该系统对于渲染自动驾驶汽车（AV）周围环境的精确3D地图至关重要。通过扩大激光雷达运行的光谱范围，宽带光检测可以潜在地提高这些系统的准确性和鲁棒性。

TDBG和宽带光检测

对TDBG的研究有望弥合宽带光检测的现有技术鸿沟。通过展示跨越2-100 μm光谱范围的超宽带光导性，在100 kHz的速度下，内部量子效率约为40%，TDBG成为革命性光检测技术的有前途的候选者。

TDBG的大响应范围源于其独特的特性，包括原始、晶体场诱导的太赫兹带间隙、平行光活性通道以及电子相互作用的层间筛选引起的强光电性增强。这些特性预示着一种罕见的本征红外-太赫兹光导体，它是互补的金属-氧化物-半导体兼容和阵列可集成的，为具有三维可扩展性的间隙石墨烯光电探测器提供了可行的路线。

当应用于自动驾驶时，TDBG的超宽带光检测功能可以显著增强物体识别、分类和环境监测。这些进步对于AV自主做出可靠和安全的驾驶决策至关重要。

此外，TDBG与现有硅技术的兼容性及其可扩展生产的潜力突出了其在实用光检测设备中的预期应用。这不仅有助于自动驾驶技术的进步，也为将其融入更广泛的技术系统开辟了道路。

通过为机器学习算法提供丰富的数据，TDBG可以帮助开发更复杂、更可靠的感知系统，可以应用于包括自动驾驶在内的许多场景。