Teadlased on välja töötanud ja demonstreerinud uusi rohelist valgust neelavaid läbipaistvaid orgaanilisi fotodetektoreid, mis on ülitundlikud ja ühilduvad CMOS-tootmismeetoditega. Nende uute fotodetektorite lisamine silikoonhübriid-pildisensoritesse võiks olla kasulik paljudes rakendustes. Nende rakenduste hulka kuuluvad valguspõhine pulsi jälgimine, sõrmejälgede tuvastamine ja seadmed, mis tuvastavad lähedalasuvate objektide olemasolu.
Olenemata sellest, kas neid kasutatakse nutitelefonides või teaduskaamerates, põhinevad enamik tänapäevaseid pildisensoreid CMOS-tehnoloogial ja anorgaanilistel fotodetektoritel, mis muundavad valgussignaalid elektrilisteks signaalideks. Kuigi orgaanilistest materjalidest fotodetektorid on tähelepanu pälvinud, kuna need aitavad parandada tundlikkust, on seni osutunud keeruliseks toota suure jõudlusega orgaanilisi fotodetektoreid.
Lõuna-Korea Ajou ülikooli kaasjuhtiv teadlane Sungjun Park ütles: „Orgaaniliste fotodetektorite lisamine masstoodetavatesse CMOS-pildisensoritesse nõuab orgaanilisi valguse neelajaid, mida on lihtne suures mahus toota ja mis on võimelised erksa pildituvastusega tootma teravaid pilte suure kaadrisagedusega pimedas. Oleme välja töötanud läbipaistvad, rohelise valguse suhtes tundlikud orgaanilised fotodioodid, mis vastavad neile nõuetele.“
Teadlased kirjeldavad uut orgaanilist fotodetektorit ajakirjas Optica. Samuti lõid nad hübriidse RGB-pildisensori, asetades läbipaistva rohelist neelava orgaanilise fotodetektori punase ja sinise filtriga ränifotodioodile.
Lõuna-Korea Samsungi täiustatud tehnoloogiainstituudi (SAIT) uurimisrühma kaasjuht Kyung-Bae Park ütles: „Tänu hübriidse orgaanilise puhverkihi kasutuselevõtule vähendab nendes pildisensorites kasutatav rohelist selektiivset valgust neelav orgaaniline kiht oluliselt erinevate värvipikslite vahelist läbikostet ning see uus disain võib muuta suure jõudlusega orgaanilised fotodioodid pildistamismoodulite ja fotosensorite peamiseks komponendiks mitmesugustes rakendustes.“
Praktilisemad orgaanilised fotodetektorid
Enamik orgaanilisi materjale ei sobi masstootmiseks oma temperatuuritundlikkuse tõttu. Need kas ei talu järeltöötluseks kasutatavaid kõrgeid temperatuure või muutuvad ebastabiilseks, kui neid pikka aega mõõdukal temperatuuril kasutada. Selle probleemi lahendamiseks on teadlased keskendunud fotodetektori puhverkihi modifitseerimisele, et parandada stabiilsust, efektiivsust ja tuvastamist. Tuvastatavus on mõõt selle kohta, kui hästi andur suudab nõrku signaale tuvastada. „Me kasutasime elektronide transpordikihina vannivaskjoone (BCP): C60 hübriidpuhverkihti, mis annab orgaanilisele fotodetektorile erilised omadused, sealhulgas suurema efektiivsuse ja äärmiselt madala tumevoolu, mis vähendab müra,“ ütleb Sungjun Park. Fotodetektori saab paigutada ränifotodioodile koos punaste ja siniste filtritega, et luua hübriidne pildisensor.
Teadlased näitavad, et uue fotodetektori tuvastuskiirused on võrreldavad tavapäraste ränifotodioodidega. Detektor töötas stabiilselt 2 tundi temperatuuril üle 150 °C ja näitas pikaajalist tööstabiilsust 30 päeva temperatuuril 85 °C. Need fotodetektorid näitavad ka head värviedastust.
Järgmisena plaanivad nad kohandada uusi fotodetektoreid ja hübriidseid pildisensoreid mitmesuguste rakenduste jaoks, näiteks mobiilsete ja kantavate andurite (sh CMOS-pildisensorite), lähedusandurite ja ekraanidel olevate sõrmejäljeseadmete jaoks.
Postituse aeg: 07.07.2023