Raziskovalci so razvili in predstavili nove prozorne organske fotodetektorje, ki absorbirajo zeleno svetlobo in so zelo občutljivi ter združljivi s proizvodnimi metodami CMOS. Vključitev teh novih fotodetektorjev v hibridne silikonske slikovne senzorje bi lahko bila uporabna za številne aplikacije. Te aplikacije vključujejo spremljanje srčnega utripa na podlagi svetlobe, prepoznavanje prstnih odtisov in naprave, ki zaznavajo prisotnost bližnjih predmetov.
Ne glede na to, ali se uporabljajo v pametnih telefonih ali znanstvenih fotoaparatih, večina slikovnih senzorjev danes temelji na tehnologiji CMOS in anorganskih fotodetektorjih, ki pretvarjajo svetlobne signale v električne signale. Čeprav fotodetektorji iz organskih materialov pritegnejo pozornost, ker lahko pomagajo izboljšati občutljivost, se je doslej izkazalo za težko izdelati visokozmogljive organske fotodetektorje.
Vodilni raziskovalec Sungjun Park z univerze Ajou v Južni Koreji je dejal: »Vključitev organskih fotodetektorjev v množično proizvedene slikovne senzorje CMOS zahteva organske absorberje svetlobe, ki jih je enostavno izdelati v velikem obsegu in so sposobni prepoznavanja živih slik za ustvarjanje ostrih slik pri visokih hitrostih sličic v temi. Razvili smo prozorne, zeleno občutljive organske fotodiode, ki lahko izpolnjujejo te zahteve.«
Raziskovalci opisujejo novi organski fotodetektor v reviji Optica. Ustvarili so tudi hibridni RGB slikovni senzor tako, da so na silicijev fotodiod z rdečimi in modrimi filtri nanesli prozoren zeleno absorbirajoči organski fotodetektor.
Kyung-Bae Park, sovodja raziskovalne skupine z Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) v Južni Koreji, je dejal: »Zahvaljujoč uvedbi hibridne organske puferske plasti, zeleno selektivna svetlobo absorbirajoča organska plast, ki se uporablja v teh slikovnih senzorjih, močno zmanjša presluh med različnimi barvnimi piksli, in ta nova zasnova bi lahko visokozmogljive organske fotodiode naredila glavno komponento slikovnih modulov in fotosenzorjev za različne aplikacije.«
Bolj praktični organski fotodetektorji
Večina organskih materialov zaradi svoje občutljivosti na temperaturo ni primernih za množično proizvodnjo. Ali ne morejo prenesti visokih temperatur, ki se uporabljajo za naknadno obdelavo, ali pa postanejo nestabilni, če se uporabljajo pri zmernih temperaturah dlje časa. Da bi premagali ta izziv, so se znanstveniki osredotočili na spreminjanje vmesne plasti fotodetektorja za izboljšanje stabilnosti, učinkovitosti in zaznavanja. Zaznavnost je merilo, kako dobro lahko senzor zazna šibke signale. »Uvedli smo hibridno vmesno plast bakrene žice (BCP) : C60 kot plast za prenos elektronov, ki daje organskemu fotodetektorju posebne lastnosti, vključno z večjo učinkovitostjo in izjemno nizkim temnim tokom, kar zmanjšuje šum,« pravi Sungjun Park. Fotodetektor je mogoče namestiti na silicijev fotodiod z rdečimi in modrimi filtri, da ustvarimo hibridni slikovni senzor.
Raziskovalci so pokazali, da novi fotodetektor kaže stopnje zaznavanja, primerljive s stopnjami običajnih silicijevih fotodiod. Detektor je stabilno deloval 2 uri pri temperaturah nad 150 °C in je pokazal dolgoročno operativno stabilnost 30 dni pri 85 °C. Ti fotodetektorji kažejo tudi dobro barvno delovanje.
Nato načrtujejo prilagoditev novih fotodetektorjev in hibridnih slikovnih senzorjev za različne aplikacije, kot so mobilni in nosljivi senzorji (vključno s slikovnimi senzorji CMOS), senzorji bližine in naprave za prstne odtise na zaslonih.
Čas objave: 7. julij 2023