Cercetătorii au dezvoltat și demonstrat noi fotodetectori organici transparenți care absorb lumina verde, care sunt foarte sensibili și compatibili cu metodele de fabricație CMOS. Incorporarea acestor noi fotodetectori în senzori de imagine hibrizi din silicon ar putea fi utilă pentru numeroase aplicații. Aceste aplicații includ monitorizarea ritmului cardiac bazată pe lumină, recunoașterea amprentelor digitale și dispozitive care detectează prezența obiectelor din apropiere.
Indiferent dacă sunt utilizați în smartphone-uri sau camere științifice, majoritatea senzorilor de imagistică din prezent se bazează pe tehnologia CMOS și fotodetectoare anorganice care transformă semnalele luminoase în semnale electrice. Deși fotodetectoarele fabricate din materiale organice atrag atenția deoarece pot ajuta la îmbunătățirea sensibilității, până acum s-a dovedit dificil să se fabrice fotodetectoare organice de înaltă performanță.
Cercetătorul co-principal Sungjun Park, de la Universitatea Ajou din Coreea de Sud, a declarat: „Incorporarea fotodetectorilor organici în senzorii de imagine CMOS produși în masă necesită absorbanți organici de lumină ușor de fabricat la scară largă și capabili de recunoaștere vie a imaginilor pentru a produce imagini clare la rate mari de cadre pe întuneric. Am dezvoltat fotodiode organice transparente, sensibile la verde, care pot îndeplini aceste cerințe.”
Cercetătorii descriu noul fotodetector organic în revista Optica. De asemenea, au creat un senzor de imagistică RGB hibrid prin suprapunerea unui fotodetector organic transparent, absorbant de culoare verde, pe o fotodiodă de siliciu cu filtre roșii și albastre.
Kyung-Bae Park, co-lider al echipei de cercetare de la Institutul de Tehnologie Avansată Samsung (SAIT) din Coreea de Sud, a declarat: „Datorită introducerii unui strat tampon organic hibrid, stratul organic de absorbție a luminii selectiv pentru verde utilizat în acești senzori de imagine reduce considerabil diafonia dintre diferiți pixeli de culoare, iar acest nou design ar putea face din fotodiodele organice de înaltă performanță o componentă majoră a modulelor de imagistică și a fotosenzorilor pentru o varietate de aplicații.”
Fotodetectoare organice mai practice
Majoritatea materialelor organice nu sunt potrivite pentru producția de masă din cauza sensibilității lor la temperatură. Fie nu pot rezista la temperaturile ridicate utilizate pentru post-tratare, fie devin instabile atunci când sunt utilizate la temperaturi moderate pentru perioade lungi de timp. Pentru a depăși această provocare, oamenii de știință s-au concentrat pe modificarea stratului tampon al fotodetectorului pentru a îmbunătăți stabilitatea, eficiența și detectarea. Detectabilitatea este o măsură a cât de bine poate un senzor detecta semnale slabe. „Am introdus un strat tampon hibrid BCP: C60 ca strat de transport al electronilor, ceea ce conferă fotodetectorului organic proprietăți speciale, inclusiv o eficiență mai mare și un curent de întuneric extrem de scăzut, ceea ce reduce zgomotul”, spune Sungjun Park. Fotodetectorul poate fi plasat pe o fotodiodă de siliciu cu filtre roșu și albastru pentru a crea un senzor de imagine hibrid.
Cercetătorii arată că noul fotodetector prezintă rate de detecție comparabile cu cele ale fotodiodelor convenționale din siliciu. Detectorul a funcționat stabil timp de 2 ore la temperaturi de peste 150 °C și a demonstrat stabilitate operațională pe termen lung timp de 30 de zile la 85 °C. Aceste fotodetectoare prezintă, de asemenea, performanțe bune în ceea ce privește culoarea.
În continuare, ei intenționează să personalizeze noi fotodetectoare și senzori de imagine hibrizi pentru o varietate de aplicații, cum ar fi senzori mobili și portabili (inclusiv senzori de imagine CMOS), senzori de proximitate și dispozitive de amprentă digitală pe afișaje.
Data publicării: 07 iulie 2023