Изследователи са разработили и демонстрирали нови прозрачни органични фотодетектори, абсорбиращи зелена светлина, които са високочувствителни и съвместими с CMOS производствените методи. Включването на тези нови фотодетектори в силиконови хибридни сензори за изображения може да бъде полезно за много приложения. Тези приложения включват наблюдение на сърдечната честота на базата на светлина, разпознаване на пръстови отпечатъци и устройства, които откриват наличието на близки обекти.
Независимо дали се използват в смартфони или научни камери, повечето сензори за изображения днес са базирани на CMOS технология и неорганични фотодетектори, които преобразуват светлинните сигнали в електрически сигнали. Въпреки че фотодетекторите, изработени от органични материали, привличат внимание, защото могат да помогнат за подобряване на чувствителността, досега се е оказало трудно да се произвеждат високопроизводителни органични фотодетектори.
Съводещият изследовател Сунгджун Парк от университета Аджоу в Южна Корея заяви: „Включването на органични фотодетектори в масово произвежданите CMOS сензори за изображения изисква органични абсорбатори на светлина, които са лесни за производство в голям мащаб и способни да разпознават ярки изображения, за да създават ясни изображения с висока честота на кадрите в тъмното. Разработихме прозрачни, чувствителни към зелено органични фотодиоди, които могат да отговорят на тези изисквания.“
Изследователите описват новия органичен фотодетектор в списание Optica. Те също така създадоха хибриден RGB сензор за изображения, като наслагват прозрачен зеленоабсорбиращ органичен фотодетектор върху силициев фотодиод с червени и сини филтри.
Кюнг-Бе Парк, съ-ръководител на изследователския екип от Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) в Южна Корея, заяви: „Благодарение на въвеждането на хибриден органичен буферен слой, зелено-селективният органичен слой, поглъщащ светлина, използван в тези сензори за изображения, значително намалява кръстосаното смущение между пикселите с различни цветове и този нов дизайн може да направи високопроизводителните органични фотодиоди основен компонент на модулите за изображения и фотосензорите за различни приложения.“
По-практични органични фотодетектори
Повечето органични материали не са подходящи за масово производство поради чувствителността си към температурата. Те или не могат да издържат на високите температури, използвани за последваща обработка, или стават нестабилни, когато се използват при умерени температури за дълги периоди от време. За да преодолеят това предизвикателство, учените са се фокусирали върху модифицирането на буферния слой на фотодетектора, за да подобрят стабилността, ефективността и откриването. Откриваемостта е мярка за това колко добре един сензор може да открива слаби сигнали. „Въведехме хибриден буферен слой от медна линия (BCP):C60 като електронен транспортен слой, който придава на органичния фотодетектор специални свойства, включително по-висока ефективност и изключително нисък тъмен ток, което намалява шума“, казва Сунгджун Парк. Фотодетекторът може да бъде поставен върху силициев фотодиод с червени и сини филтри, за да се създаде хибриден сензор за изображения.
Изследователите показват, че новият фотодетектор показва скорости на откриване, сравними с тези на конвенционалните силициеви фотодиоди. Детекторът е работил стабилно в продължение на 2 часа при температури над 150°C и е показал дългосрочна оперативна стабилност в продължение на 30 дни при 85°C. Тези фотодетектори показват и добри цветови характеристики.
След това те планират да персонализират нови фотодетектори и хибридни сензори за изображения за различни приложения, като например мобилни и носими сензори (включително CMOS сензори за изображения), сензори за близост и устройства за пръстови отпечатъци на дисплеи.
Време на публикуване: 07 юли 2023 г.