Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει και επέδειξαν νέους διαφανή φωτοανιχνευτή πράσινου φωτός που είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι και συμβατοί με τις μεθόδους κατασκευής CMOS. Η ενσωμάτωση αυτών των νέων φωτοανιχνευτών σε αισθητήρες υβριδικών εικόνων σιλικόνης θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για πολλές εφαρμογές. Αυτές οι εφαρμογές περιλαμβάνουν την παρακολούθηση του καρδιακού ρυθμού με βάση το φως, την αναγνώριση δακτυλικών αποτυπωμάτων και τις συσκευές που ανιχνεύουν την παρουσία κοντινών αντικειμένων.
Είτε χρησιμοποιούνται σε smartphones είτε σε επιστημονικές κάμερες, οι περισσότεροι αισθητήρες απεικόνισης σήμερα βασίζονται στην τεχνολογία CMOS και τους ανόργανες φωτοανιχνευτές που μετατρέπουν τα σήματα φωτός σε ηλεκτρικά σήματα. Αν και οι φωτοανιχνευτές από οργανικά υλικά προσελκύουν προσοχή επειδή μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της ευαισθησίας, έχει μέχρι στιγμής αποδειχθεί δύσκολο να κατασκευαστεί οργανικά φωτοανιχνευτή υψηλής απόδοσης.
Ο συνεργάτης του Sungjun Park, από το Πανεπιστήμιο Ajou στη Νότια Κορέα, δήλωσε: "Η ενσωμάτωση οργανικών φωτοανιχνευτών σε αισθητήρες εικόνων CMOS που παράγονται μαζικά, απαιτεί εύχρηστα απορροφητές φωτός που είναι εύκολο να κατασκευαστούν σε μεγάλη κλίμακα και να είναι ικανά να αναγνωρίζουν την αναγνώριση εικόνων για να παράγουν αιχμηρές εικόνες με υψηλά ποσοστά πλαισίου στο σκοτάδι. Έχουμε αναπτύξει διαφανείς, ευαίσθητες σε πράσινες οργανικές φωτοδίοδοι που μπορούν να ικανοποιήσουν αυτές τις απαιτήσεις. "
Οι ερευνητές περιγράφουν το νέο οργανικό φωτοανιχνευτή στο περιοδικό Optica. Δημιούργησαν επίσης έναν υβριδικό αισθητήρα απεικόνισης RGB, επικαλύπτοντας έναν διαφανή πράσινο απορροφητικό οργανικό φωτοανιχνευτή σε φωτοδίοδο πυριτίου με κόκκινα και μπλε φίλτρα.
Το Kyung-Bae Park, συν-ηγέτης της ερευνητικής ομάδας από το Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) στη Νότια Κορέα, δήλωσε: "Χάρη στην εισαγωγή ενός υβριδικού οργανικού ρυθμιστικού στρώματος. Ενότητες και Φωτοσαισθητήρες για διάφορες εφαρμογές. "
Πιο πρακτικοί οργανικοί φωτοανιχνευτές
Τα περισσότερα οργανικά υλικά δεν είναι κατάλληλα για μαζική παραγωγή λόγω της ευαισθησίας τους στη θερμοκρασία. Είτε δεν μπορούν να αντέξουν τις υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται για μετά τη θεραπεία είτε να γίνουν ασταθείς όταν χρησιμοποιούνται σε μέτριες θερμοκρασίες για μεγάλες χρονικές περιόδους. Για να ξεπεραστούν αυτή η πρόκληση, οι επιστήμονες έχουν επικεντρωθεί στην τροποποίηση του ρυθμιστικού στρώματος του φωτοανιχνευτή για τη βελτίωση της σταθερότητας, της αποτελεσματικότητας και της ανίχνευσης. Η ανιχνευσιμότητα είναι ένα μέτρο για το πόσο καλά ένας αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει αδύναμα σήματα. "Εισήγαμε μια γραμμή χαλκού λουτρού (BCP): C60 υβριδικό στρώμα buffer ως στρώμα μεταφοράς ηλεκτρονίων, το οποίο δίνει τις ειδικές ιδιότητες οργανικών φωτοανιχνευτών, συμπεριλαμβανομένης της υψηλότερης απόδοσης και του εξαιρετικά χαμηλού σκοτεινού ρεύματος, το οποίο μειώνει τον θόρυβο", λέει ο Sungjun Park. Ο φωτοανιχνευτής μπορεί να τοποθετηθεί σε φωτοδίοδο πυριτίου με κόκκινα και μπλε φίλτρα για να δημιουργηθεί ένας αισθητήρας υβριδικής εικόνας.
Οι ερευνητές δείχνουν ότι ο νέος φωτοανιχνευτής παρουσιάζει ποσοστά ανίχνευσης συγκρίσιμα με αυτά των συμβατικών φωτοδιόδων πυριτίου. Ο ανιχνευτής λειτουργούσε σταθερά για 2 ώρες σε θερμοκρασίες άνω των 150 ° C και έδειξε μακροχρόνια επιχειρησιακή σταθερότητα για 30 ημέρες στους 85 ° C. Αυτοί οι φωτοανιχνευτές δείχνουν επίσης καλή απόδοση χρώματος.
Στη συνέχεια, σχεδιάζουν να προσαρμόσουν τους νέους φωτοανιχνευτές και τους υβριδικούς αισθητήρες εικόνας για μια ποικιλία εφαρμογών, όπως αισθητήρες κινητών και φορητών (συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων εικόνας CMOS), αισθητήρες εγγύτητας και συσκευές δακτυλικών αποτυπωμάτων στις οθόνες.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-07-2023