Os investigadores desenvolveron e demostraron novos fotodetectores orgánicos transparentes que absorben luz verde, que son moi sensibles e compatibles cos métodos de fabricación CMOS. A incorporación destes novos fotodetectores en 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 impresións 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 actuais baséanse na tecnoloxía CMOS e en fotodetectores inorgánicos que converten os sinais luminosos en sinais eléctricos. Aínda que os fotodetectores feitos de materiais orgánicos están a chamar a atención porque poden axudar a mellorar a sensibilidade, ata o de agora resultou difícil fabricar fotodetectores orgánicos de alto rendemento.
O investigador codirector Sungjun Park, da Universidade de Ajou en Corea do Sur, afirmou: «A incorporación de fotodetectores orgánicos en sensores de imaxe CMOS producidos en masa require absorbentes de luz orgánicos que sexan fáciles de fabricar a grande escala e capaces de recoñecer imaxes vívidas para producir imaxes nítidas a altas taxas 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 transparente de absorción verde sobre un fotodiodo de silicio con filtros vermellos e azuis.
Kyung-Bae Park, colíder do equipo de investigación do Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) de Corea do Sur, afirmou: «Grazas á introdución dunha capa tampón orgánica híbrida, a capa orgánica absorbente de luz selectiva para o verde utilizada nestes sensores de imaxe reduce en gran medida a diafonía entre os píxeles de diferentes cores, e este novo deseño podería converter os fotodiodos orgánicos de alto rendemento nun 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. Ou ben non poden soportar as altas temperaturas empregadas para o postratamento ou ben vólvense 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 de como un sensor pode detectar sinais débiles. «Introducimos unha capa tampón híbrida de liña de cobre en baño (BCP): 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 demostran 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 de cor.
A continuación, planean personalizar novos fotodetectores e sensores de imaxe híbridos para unha variedade de aplicacións, como sensores móbiles e vestibles (incluídos sensores de imaxe CMOS), sensores de proximidade e dispositivos de impresión dixital en pantallas.
Data de publicación: 07-07-2023