Forskere har udviklet og demonstreret nye transparente organiske fotodetektorer, der absorberer grønt lys, og som er yderst følsomme og kompatible med CMOS-fremstillingsmetoder. Integrering af disse nye fotodetektorer i silikonehybridbilledsensorer kan være nyttigt til mange anvendelser. Disse anvendelser omfatter lysbaseret pulsmåling, fingeraftryksgenkendelse og enheder, der registrerer tilstedeværelsen af objekter i nærheden.
Uanset om de bruges i smartphones eller videnskabelige kameraer, er de fleste billedsensorer i dag baseret på CMOS-teknologi og uorganiske fotodetektorer, der konverterer lyssignaler til elektriske signaler. Selvom fotodetektorer lavet af organiske materialer tiltrækker sig opmærksomhed, fordi de kan bidrage til at forbedre følsomheden, har det indtil videre vist sig vanskeligt at fremstille højtydende organiske fotodetektorer.
Medforsker Sungjun Park fra Ajou University i Sydkorea udtalte: "At integrere organiske fotodetektorer i masseproducerede CMOS-billedsensorer kræver organiske lysabsorbenter, der er nemme at fremstille i stor skala og i stand til at genkende levende billeder for at producere skarpe billeder ved høje billedhastigheder i mørke. Vi har udviklet transparente, grønfølsomme organiske fotodioder, der kan opfylde disse krav."
Forskerne beskriver den nye organiske fotodetektor i tidsskriftet Optica. De har også skabt en hybrid RGB-billedsensor ved at lægge en transparent, grøn, absorberende organisk fotodetektor oven på en siliciumfotodiode med røde og blå filtre.
Kyung-Bae Park, medleder af forskerholdet fra Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i Sydkorea, udtalte: "Takket være introduktionen af et hybrid organisk bufferlag reducerer det grønselektive lysabsorberende organiske lag, der anvendes i disse billedsensorer, krydstale mellem forskellige farvepixels betydeligt, og dette nye design kan gøre højtydende organiske fotodioder til en vigtig komponent i billedmoduler og fotosensorer til en række forskellige anvendelser."
Mere praktiske organiske fotodetektorer
De fleste organiske materialer er ikke egnede til masseproduktion på grund af deres temperaturfølsomhed. De kan enten ikke modstå de høje temperaturer, der anvendes til efterbehandling, eller bliver ustabile, når de anvendes ved moderate temperaturer i lange perioder. For at overvinde denne udfordring har forskere fokuseret på at modificere fotodetektorens bufferlag for at forbedre stabilitet, effektivitet og detektion. Detekterbarhed er et mål for, hvor godt en sensor kan detektere svage signaler. "Vi introducerede et hybridbufferlag af badekobberledning (BCP): C60 som elektrontransportlag, hvilket giver den organiske fotodetektor særlige egenskaber, herunder højere effektivitet og ekstremt lav mørkestrøm, hvilket reducerer støj," siger Sungjun Park. Fotodetektoren kan placeres på en siliciumfotodiode med røde og blå filtre for at skabe en hybrid billedsensor.
Forskerne viser, at den nye fotodetektor udviser detektionsrater, der kan sammenlignes med konventionelle siliciumfotodioders. Detektoren fungerede stabilt i 2 timer ved temperaturer over 150 °C og viste langvarig driftsstabilitet i 30 dage ved 85 °C. Disse fotodetektorer udviser også god farvegengivelse.
Dernæst planlægger de at tilpasse nye fotodetektorer og hybride billedsensorer til en række forskellige anvendelser, såsom mobile og bærbare sensorer (herunder CMOS-billedsensorer), nærhedssensorer og fingeraftryksenheder på skærme.
Opslagstidspunkt: 7. juli 2023