Výskumníci vyvinuli a demonštrovali nové transparentné organické fotodetektory absorbujúce zelené svetlo, ktoré sú vysoko citlivé a kompatibilné s výrobnými metódami CMOS. Začlenenie týchto nových fotodetektorov do silikónových hybridných obrazových snímačov by mohlo byť užitočné pre mnohé aplikácie. Tieto aplikácie zahŕňajú monitorovanie srdcového tepu na základe svetla, rozpoznávanie odtlačkov prstov a zariadenia, ktoré zisťujú prítomnosť blízkych objektov.
Či už sa používajú v smartfónoch alebo vedeckých fotoaparátoch, väčšina zobrazovacích snímačov je dnes založená na technológii CMOS a anorganických fotodetektoroch, ktoré premieňajú svetelné signály na elektrické signály. Hoci fotodetektory vyrobené z organických materiálov priťahujú pozornosť, pretože môžu pomôcť zlepšiť citlivosť, doteraz sa ukázalo, že je ťažké vyrobiť vysokovýkonné organické fotodetektory.
Vedúci výskumný pracovník Sungjun Park z Ajou University v Južnej Kórei povedal: „Začlenenie organických fotodetektorov do sériovo vyrábaných obrazových snímačov CMOS si vyžaduje organické absorbéry svetla, ktoré sa ľahko vyrábajú vo veľkom meradle a sú schopné rozpoznať živé obrazy na vytváranie ostrých obrázkov. pri vysokých snímkových frekvenciách v tme. Vyvinuli sme transparentné organické fotodiódy citlivé na zelenú, ktoré dokážu splniť tieto požiadavky.“
Výskumníci opisujú nový organický fotodetektor v časopise Optica. Vytvorili tiež hybridný RGB zobrazovací senzor prekrytím transparentného zeleného absorbujúceho organického fotodetektora na kremíkovú fotodiódu s červenými a modrými filtrami.
Kyung-Bae Park, spoluvedúci výskumného tímu z Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) v Južnej Kórei, povedal: „Vďaka zavedeniu hybridnej organickej vyrovnávacej vrstvy sa používa organická vrstva selektívna absorbujúca svetlo. v týchto obrazových snímačoch výrazne znižuje presluchy medzi rôznymi farebnými pixelmi a tento nový dizajn by mohol urobiť z vysokovýkonných organických fotodiód hlavnú zložku zobrazovacích modulov a fotosenzorov pre rôzne aplikácie.
Praktickejšie organické fotodetektory
Väčšina organických materiálov nie je vhodná na hromadnú výrobu kvôli ich citlivosti na teplotu. Buď nedokážu odolať vysokým teplotám používaným na dodatočnú úpravu, alebo sa stanú nestabilnými, keď sa používajú pri miernych teplotách po dlhú dobu. Na prekonanie tejto výzvy sa vedci zamerali na úpravu vyrovnávacej vrstvy fotodetektora, aby sa zlepšila stabilita, účinnosť a detekcia. Detegovateľnosť je miera toho, ako dobre dokáže senzor detekovať slabé signály. „Zaviedli sme kúpeľovú medenú linku (BCP): C60 hybridnú vyrovnávaciu vrstvu ako elektrónovú transportnú vrstvu, ktorá dáva organickému fotodetektoru špeciálne vlastnosti vrátane vyššej účinnosti a extrémne nízkeho tmavého prúdu, ktorý znižuje hluk,“ hovorí Sungjun Park. Fotodetektor je možné umiestniť na silikónovú fotodiódu s červeným a modrým filtrom a vytvoriť tak hybridný obrazový snímač.
Výskumníci ukazujú, že nový fotodetektor vykazuje rýchlosti detekcie porovnateľné s konvenčnými kremíkovými fotodiódami. Detektor pracoval stabilne 2 hodiny pri teplotách nad 150 °C a vykazoval dlhodobú prevádzkovú stabilitu 30 dní pri 85 °C. Tieto fotodetektory tiež vykazujú dobrý farebný výkon.
Ďalej plánujú prispôsobiť nové fotodetektory a hybridné obrazové snímače pre rôzne aplikácie, ako sú mobilné a nositeľné snímače (vrátane obrazových snímačov CMOS), snímače priblíženia a zariadenia na snímanie odtlačkov prstov na displejoch.
Čas odoslania: júl-07-2023