Els investigadors han desenvolupat i demostrat nous fotodetectors orgànics transparents que absorbeixen llum verda que són altament sensibles i compatibles amb els mètodes de fabricació CMOS. La incorporació d'aquests nous fotodetectors a 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 els dispositius que detecten la presència d'objectes propers.
Tant si s'utilitzen en telèfons intel·ligents com en càmeres científiques, la majoria dels sensors d'imatge actuals es basen en la tecnologia CMOS i en fotodetectors inorgànics que converteixen els senyals de llum en senyals elèctrics. Tot i que els fotodetectors fets amb 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 co-investigador Sungjun Park, de la Universitat d'Ajou a Corea del Sud, va dir: "La incorporació de fotodetectors orgànics als sensors d'imatge CMOS produïts en massa requereix absorbents de llum orgànics fàcils de fabricar a gran escala i capaços de reconèixer imatges vívides per produir imatges nítides. a altes velocitats 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 van crear un sensor d'imatge RGB híbrid superposant un fotodetector orgànic que absorbeix verd transparent a un fotodíode de silici amb filtres vermells i blaus.
Kyung-Bae Park, co-líder de l'equip d'investigació del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) a Corea del Sud, va dir: "Gràcies a la introducció d'una capa tampó orgànica híbrida, la capa orgànica que absorbeix la llum selectiva verda utilitzada. en aquests sensors d'imatge redueix molt 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 dels fotosensors per a una varietat d'aplicacions.
Fotodetectors orgànics més pràctics
La majoria de materials orgànics no són aptes per a la producció en massa a causa de la seva sensibilitat a la temperatura. No poden suportar les altes temperatures utilitzades per al posttractament o es tornen inestables quan s'utilitzen a temperatures moderades durant llargs períodes de temps. Per superar aquest repte, els científics s'han centrat a modificar la capa tampó del fotodetector per millorar l'estabilitat, l'eficiència i la detecció. La detectabilitat és una mesura de com un sensor pot detectar senyals febles. "Hem introduït una línia de coure de bany (BCP): capa de tampó híbrid C60 com a capa de transport d'electrons, que confereix al fotodetector orgànic propietats especials, inclosa una major eficiència i un corrent fosc extremadament baix, 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 mostren 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 estabilitat operativa a llarg termini durant 30 dies a 85 °C. Aquests fotodetectors també mostren un bon rendiment del color.
A continuació, tenen previst personalitzar nous fotodetectors i sensors d'imatge híbrids per a una varietat d'aplicacions, com ara sensors mòbils i portàtils (inclosos sensors d'imatge CMOS), sensors de proximitat i dispositius d'empremtes dactilars a les pantalles.
Hora de publicació: Jul-07-2023