Forskere har utviklet og demonstrert nye grønt lysabsorberende transparente organiske fotodetektorer som er svært følsomme og kompatible med CMOS-produksjonsmetoder. Å inkludere disse nye fotodetektorene i hybride silikonbildesensorer kan være nyttig for mange bruksområder. Disse applikasjonene inkluderer lysbasert hjertefrekvensovervåking, fingeravtrykkgjenkjenning og enheter som oppdager tilstedeværelsen av objekter i nærheten.
Enten de brukes i smarttelefoner eller vitenskapelige kameraer, er de fleste bildesensorer i dag basert på CMOS-teknologi og uorganiske fotodetektorer som konverterer lyssignaler til elektriske signaler. Selv om fotodetektorer laget av organiske materialer vekker oppmerksomhet fordi de kan bidra til å forbedre følsomheten, har det så langt vist seg vanskelig å produsere organiske fotodetektorer med høy ytelse.
Medlederforsker Sungjun Park, fra Ajou University i Sør-Korea, sa: "Å inkorporere organiske fotodetektorer i masseproduserte CMOS-bildesensorer krever organiske lysabsorbere som er enkle å produsere i stor skala og som er i stand til levende bildegjenkjenning for å produsere skarpe bilder ved høye bildefrekvenser i mørket. Vi har utviklet transparente, grønnfølsomme organiske fotodioder som kan oppfylle disse kravene."
Forskerne beskriver den nye organiske fotodetektoren i tidsskriftet Optica. De skapte også en hybrid RGB-bildesensor ved å legge en gjennomsiktig grønn absorberende organisk fotodetektor på en silisiumfotodiode med røde og blå filtre.
Kyung-Bae Park, medleder for forskningsteamet fra Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i Sør-Korea, sa: "Takket være introduksjonen av et hybrid organisk bufferlag ble det grønn-selektive lysabsorberende organiske laget brukt. i disse bildesensorene reduserer krysstale mellom forskjellige fargepiksler i stor grad, og denne nye designen kan gjøre organiske fotodioder med høy ytelse til en viktig komponent i bildemoduler og fotosensorer for en rekke bruksområder."
Mer praktiske organiske fotodetektorer
De fleste organiske materialer er ikke egnet for masseproduksjon på grunn av deres temperaturfølsomhet. De tåler enten ikke de høye temperaturene som brukes til etterbehandling eller blir ustabile når de brukes ved moderate temperaturer over lengre perioder. For å overvinne denne utfordringen har forskere fokusert på å modifisere bufferlaget til fotodetektoren for å forbedre stabilitet, effektivitet og deteksjon. Detekterbarhet er et mål på hvor godt en sensor kan oppdage svake signaler. "Vi introduserte en badekobberlinje (BCP): C60 hybrid bufferlag som elektrontransportlaget, som gir den organiske fotodetektoren spesielle egenskaper, inkludert høyere effektivitet og ekstremt lav mørkestrøm, som reduserer støy," sier Sungjun Park. Fotodetektoren kan plasseres på en silisiumfotodiode med røde og blå filtre for å lage en hybrid bildesensor.
Forskerne viser at den nye fotodetektoren viser deteksjonshastigheter som kan sammenlignes med konvensjonelle silisiumfotodioder. Detektoren opererte stabilt i 2 timer ved temperaturer over 150 °C og viste langsiktig driftsstabilitet i 30 dager ved 85 °C. Disse fotodetektorene viser også god fargeytelse.
Deretter planlegger de å tilpasse nye fotodetektorer og hybridbildesensorer for en rekke applikasjoner, for eksempel mobile og bærbare sensorer (inkludert CMOS-bildesensorer), nærhetssensorer og fingeravtrykksenheter på skjermer.
Innleggstid: Jul-07-2023