Изследователите са разработили и демонстрирали нови прозрачни органични фотодетектори, абсорбиращи зелена светлина, които са силно чувствителни 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 базирано на светлина наблюдение на пулса, 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 вниманието, защото могат да помогнат за подобряване на чувствителността, досега се оказа трудно да се произвеждат органични фотодетектори с висока производителност.
Съ-водещият изследовател Sungjun Park от университета Ajou в Южна Корея каза: „Включването на органични фотодетектори в масово произвежданите CMOS сензори за изображения изисква органични абсорбери на светлина, които са лесни за производство в голям мащаб и способни на разпознаване на ярки изображения за създаване на резки изображения при високи кадрови честоти на тъмно. Разработихме прозрачни, чувствителни към зелено органични фотодиоди, които могат да отговорят на тези изисквания.“
Изследователите описват новия органичен фотодетектор в списанието Optica. Те също така създадоха хибриден RGB сензор за изображения чрез наслагване на прозрачен зелен абсорбиращ органичен фотодетектор върху силициев фотодиод с червени и сини филтри.
Kyung-Bae Park, съ-ръководител на изследователския екип от Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) в Южна Корея, каза: „Благодарение на въвеждането на хибриден органичен буферен слой, зеленият селективен органичен слой, абсорбиращ светлината, използван в тези сензори за изображения значително намалява кръстосаните смущения между различните цветни пиксели и този нов дизайн може да направи органичните фотодиоди с висока производителност основен компонент на модули за изображения и фотосензори за различни приложения.
По-практични органични фотодетектори
Повечето органични материали не са подходящи за масово производство поради тяхната чувствителност към температура. 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 съсредоточили върху модифицирането на буферния слой на фотодетектора, за да подобрят стабилността, ефективността и откриването. Откриваемостта е мярка за това колко добре сензорът може да открие слаби сигнали. „Ние въведохме медна линия за баня (BCP): C60 хибриден буферен слой като слой за транспортиране на електрони, който придава на органичния фотодетектор специални свойства, включително по-висока ефективност и изключително нисък тъмен ток, което намалява шума“, казва Sungjun Park. 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 нива на откриване, сравними с тези на конвенционалните силициеви фотодиоди. Детекторът работи стабилно в продължение на 2 часа при температури над 150 °C и показа дългосрочна работна стабилност в продължение на 30 дни при 85 °C. Тези фотодетектори също показват добри цветови характеристики.
След това те планират да персонализират нови фотодетектори и хибридни сензори за изображения за различни приложения, като например мобилни сензори и сензори за носене (включително CMOS сензори за изображения), сензори за близост и устройства за пръстови отпечатъци на дисплеи.
Време на публикуване: 7 юли 2023 г