Forskere har udviklet og demonstreret nye grønt lysabsorberende transparente organiske fotodetektorer, der er meget følsomme og kompatible med CMOS-fremstillingsmetoder. Inkorporering af disse nye fotodetektorer i silikone hybrid billedsensorer kan være nyttig til mange applikationer. Disse applikationer omfatter lysbaseret pulsmåling, fingeraftryksgenkendelse og enheder, der registrerer tilstedeværelsen af genstande 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 opmærksomhed, fordi de kan være med til at forbedre følsomheden, har det indtil videre vist sig vanskeligt at fremstille højtydende organiske fotodetektorer.
Co-lead forsker Sungjun Park, fra Ajou University i Sydkorea, sagde: "At inkorporere organiske fotodetektorer i masseproducerede CMOS-billedsensorer kræver organiske lysabsorbere, der er nemme at fremstille i stor skala og i stand til levende billedgenkendelse for at producere skarpe billeder ved høje billedhastigheder i mørke. Vi har udviklet gennemsigtige, grøn-følsomme organiske fotodioder, der kan opfylde disse krav."
Forskerne beskriver den nye organiske fotodetektor i tidsskriftet Optica. De skabte også en hybrid RGB-billedsensor ved at overlejre en transparent grøn absorberende organisk fotodetektor på en siliciumfotodiode med røde og blå filtre.
Kyung-Bae Park, medleder af forskerholdet fra Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) i Sydkorea, sagde: "Takket være introduktionen af et hybridt organisk bufferlag blev det grøn-selektive lysabsorberende organiske lag brugt. i disse billedsensorer reducerer i høj grad krydstale mellem forskellige farvepixel, og dette nye design kan gøre højtydende organiske fotodioder til en vigtig komponent i billeddannelsesmoduler og fotosensorer til en række forskellige applikationer."
Mere praktiske organiske fotodetektorer
De fleste organiske materialer er ikke egnede til masseproduktion på grund af deres følsomhed over for temperatur. De kan enten ikke modstå de høje temperaturer, der bruges til efterbehandling, eller de bliver ustabile, når de bruges 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 en badkobberlinje (BCP): C60 hybrid bufferlag som elektrontransportlaget, hvilket giver den organiske fotodetektor særlige egenskaber, herunder højere effektivitet og ekstremt lav mørkestrøm, som reducerer støj," siger Sungjun Park. Fotodetektoren kan placeres på en silicium fotodiode med røde og blå filtre for at skabe en hybrid billedsensor.
Forskerne viser, at den nye fotodetektor udviser detektionshastigheder, der kan sammenlignes med konventionelle siliciumfotodioder. Detektoren fungerede stabilt i 2 timer ved temperaturer over 150 °C og viste langtidsdriftsstabilitet i 30 dage ved 85 °C. Disse fotodetektorer viser også god farveydelse.
Dernæst planlægger de at tilpasse nye fotodetektorer og hybride billedsensorer til en række forskellige applikationer, såsom mobile og bærbare sensorer (inklusive CMOS-billedsensorer), nærhedssensorer og fingeraftryksenheder på skærme.
Indlægstid: Jul-07-2023