Os investigadores desenvolveron e demostraron novos fotodetectores orgánicos transparentes que absorben luz verde que son altamente sensibles e compatibles cos métodos de fabricación CMOS. Incorporar estes novos fotodetectores a sensores de imaxe híbridos de silicona podería ser útil para moitas aplicacións. Estas aplicacións inclúen a monitorización da frecuencia cardíaca baseada na luz, o recoñecemento de pegadas dixitais e os dispositivos que detectan a presenza de obxectos próximos.
Tanto se se usan en teléfonos intelixentes como en cámaras científicas, a maioría dos sensores de imaxe na actualidade baséanse na tecnoloxía CMOS e en fotodetectores inorgánicos que converten os sinais luminosos en sinais eléctricos. Aínda que os fotodetectores feitos con materiais orgánicos están a chamar a atención porque poden axudar a mellorar a sensibilidade, ata agora resultou difícil fabricar fotodetectores orgánicos de alto rendemento.
O investigador co-líder Sungjun Park, da Universidade de Ajou en Corea do Sur, dixo: "A incorporación de fotodetectores orgánicos nos sensores de imaxe CMOS producidos en masa require absorbedores de luz orgánicos que sexan fáciles de fabricar a gran escala e capaces de recoñecer imaxes nítidas para producir imaxes nítidas. a altas velocidades de fotogramas na escuridade. Desenvolvemos fotodiodos orgánicos transparentes e sensibles ao verde que poden cumprir estes requisitos".
Os investigadores describen o novo fotodetector orgánico na revista Optica. Tamén crearon un sensor de imaxe RGB híbrido superpoñendo un fotodetector orgánico absorbente verde transparente nun fotodiodo de silicio con filtros vermellos e azuis.
Kyung-Bae Park, co-líder do equipo de investigación do Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) en Corea do Sur, dixo: "Grazas á introdución dunha capa orgánica híbrida tampón, a capa orgánica de absorción de luz selectiva verde utilizada Nestes sensores de imaxe reduce moito a diafonía entre diferentes píxeles de cores, e este novo deseño podería facer que os fotodíodos orgánicos de alto rendemento sexan un compoñente importante dos módulos de imaxe e dos fotosensores para unha variedade de aplicacións.
Fotodetectores orgánicos máis prácticos
A maioría dos materiais orgánicos non son axeitados para a produción en masa debido á súa sensibilidade á temperatura. Non poden soportar as altas temperaturas utilizadas para o post-tratamento ou se fan inestables cando se usan a temperaturas moderadas durante longos períodos de tempo. Para superar este desafío, os científicos centráronse en modificar a capa tampón do fotodetector para mellorar a estabilidade, a eficiencia e a detección. A detectabilidade é unha medida do ben que un sensor pode detectar sinais débiles. "Introducimos unha liña de cobre de baño (BCP): capa tampón híbrida C60 como capa de transporte de electróns, o que lle confire ao fotodetector orgánico propiedades especiais, incluíndo unha maior eficiencia e unha corrente escura extremadamente baixa, o que reduce o ruído", di Sungjun Park. O fotodetector pódese colocar nun fotodiodo de silicio con filtros vermellos e azuis para crear un sensor de imaxe híbrido.
Os investigadores mostran que o novo fotodetector presenta taxas de detección comparables ás dos fotodiodos de silicio convencionais. O detector funcionou de forma estable durante 2 horas a temperaturas superiores a 150 °C e mostrou estabilidade operativa a longo prazo durante 30 días a 85 °C. Estes fotodetectores tamén mostran un bo rendemento da cor.
A continuación, planean personalizar novos fotodetectores e sensores de imaxe híbridos para unha variedade de aplicacións, como sensores móbiles e portátiles (incluídos sensores de imaxe CMOS), sensores de proximidade e dispositivos de impresión dixital en pantallas.
Hora de publicación: 07-07-2023