Els investigadors han desenvolupat i demostrat nous fotodetectors orgànics transparents que absorbeixen llum verda, altament sensibles i compatibles amb els mètodes de fabricació CMOS. La incorporació d'aquests nous fotodetectors en sensors d'imatge híbrids de silicona podria ser útil per a moltes aplicacions. Aquestes aplicacions inclouen la monitorització de la freqüència cardíaca basada en la llum, el reconeixement d'empremtes dactilars i dispositius que detecten la presència d'objectes propers.
Tant si s'utilitzen en telèfons intel·ligents com en càmeres científiques, la majoria de sensors d'imatge actuals es basen en tecnologia CMOS i fotodetectors inorgànics que converteixen els senyals lluminosos en senyals elèctrics. Tot i que els fotodetectors fets de materials orgànics estan cridant l'atenció perquè poden ajudar a millorar la sensibilitat, fins ara ha resultat difícil fabricar fotodetectors orgànics d'alt rendiment.
El codirector Sungjun Park, de la Universitat d'Ajou a Corea del Sud, va dir: "La incorporació de fotodetectors orgànics en sensors d'imatge CMOS produïts en massa requereix absorbents de llum orgànics que siguin fàcils de fabricar a gran escala i capaços de reconèixer imatges vívides per produir imatges nítides a altes freqüències de fotogrames a la foscor. Hem desenvolupat fotodíodes orgànics transparents i sensibles al verd que poden complir aquests requisits".
Els investigadors descriuen el nou fotodetector orgànic a la revista Optica. També han creat un sensor d'imatges RGB híbrid superposant un fotodetector orgànic transparent absorbent de color verd sobre un fotodíode de silici amb filtres vermells i blaus.
Kyung-Bae Park, colíder de l'equip de recerca del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) de Corea del Sud, va dir: "Gràcies a la introducció d'una capa intermèdia orgànica híbrida, la capa orgànica absorbent de llum selectiva de verd utilitzada en aquests sensors d'imatge redueix considerablement la diafonia entre diferents píxels de color, i aquest nou disseny podria convertir els fotodíodes orgànics d'alt rendiment en un component important dels mòduls d'imatge i els fotosensors per a una varietat d'aplicacions".
Fotodetectors orgànics més pràctics
La majoria de materials orgànics no són adequats per a la producció en massa a causa de la seva sensibilitat a la temperatura. O bé no poden suportar les altes temperatures utilitzades per al posttractament o bé es tornen inestables quan s'utilitzen a temperatures moderades durant llargs períodes de temps. Per superar aquest repte, els científics s'han centrat en modificar la capa intermèdia del fotodetector per millorar l'estabilitat, l'eficiència i la detecció. La detectabilitat és una mesura de com de bé un sensor pot detectar senyals febles. "Vam introduir una capa intermèdia híbrida de línia de coure en bany (BCP): C60 com a capa de transport d'electrons, que confereix al fotodetector orgànic propietats especials, com ara una major eficiència i un corrent fosc extremadament baix, cosa que redueix el soroll", diu Sungjun Park. El fotodetector es pot col·locar en un fotodíode de silici amb filtres vermells i blaus per crear un sensor d'imatge híbrid.
Els investigadors demostren que el nou fotodetector presenta taxes de detecció comparables a les dels fotodíodes de silici convencionals. El detector va funcionar de manera estable durant 2 hores a temperatures superiors a 150 °C i va mostrar una estabilitat operativa a llarg termini durant 30 dies a 85 °C. Aquests fotodetectors també mostren un bon rendiment de color.
A continuació, tenen previst personalitzar nous fotodetectors i sensors d'imatge híbrids per a diverses aplicacions, com ara sensors mòbils i portàtils (inclosos els sensors d'imatge CMOS), sensors de proximitat i dispositius d'empremtes dactilars en pantalles.
Data de publicació: 07-07-2023