Forskare har utvecklat och visat nytt grönt ljus som absorberar transparenta organiska fotodetektorer som är mycket känsliga och kompatibla med CMOS -tillverkningsmetoder. Att integrera dessa nya fotodetektorer i silikonhybridbildsensorer kan vara användbara för många applikationer. Dessa applikationer inkluderar ljusbaserad hjärtfrekvensövervakning, fingeravtrycksigenkänning och enheter som upptäcker närvaron av närliggande föremål.
Oavsett om det används i smartphones eller vetenskapliga kameror, är de flesta avbildningssensorer idag baserade på CMOS -teknik och oorganiska fotodetektorer som omvandlar ljussignaler till elektriska signaler. Även om fotodetektorer gjorda av organiska material lockar uppmärksamhet eftersom de kan hjälpa till att förbättra känsligheten, har det hittills visat sig vara svårt att tillverka högpresterande organiska fotodetektorer.
Medledande forskare Sungjun Park, från Ajou University i Sydkorea, sa: ”Att införliva organiska fotodetektorer i massproducerade CMOS-bildsensorer kräver organiska ljusabsorberare som är lätta att tillverka i stor skala och kapabla att leva igenkänning för att producera skarpa bilder med höga bildhastigheter i mörkret. Vi har utvecklat transparenta, grönkänsliga organiska fotodioder som kan uppfylla dessa krav. ”
Forskarna beskriver den nya organiska fotodetektorn i tidskriften Optica. De skapade också en hybrid RGB -avbildningssensor genom att överlagra en transparent grön absorberande organisk fotodetektor på en kiselfotodiode med röda och blå filter.
Kyung-Bae Park, co-leader of the research team from the Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) in South Korea, said: “Thanks to the introduction of a hybrid organic buffer layer, the green-selective light-absorbing organic layer used in these image sensors greatly reduces crosstalk between different color pixels, and this new design could make high-performance organic photodiodes a major component of imaging modules och fotosensorer för olika applikationer. ”
Mer praktiska organiska fotodetektorer
De flesta organiska material är inte lämpliga för massproduktion på grund av deras känslighet för temperatur. De kan antingen inte tåla de höga temperaturerna som används för efterbehandling eller blir instabila när de används vid måttliga temperaturer under långa perioder. För att övervinna denna utmaning har forskare fokuserat på att modifiera fotodetektorns buffertlager för att förbättra stabilitet, effektivitet och detektion. Detekterbarhet är ett mått på hur väl en sensor kan upptäcka svaga signaler. "Vi introducerade en Bath Copper Line (BCP): C60 hybridbuffertlager som elektrontransportlagret, vilket ger de organiska fotodetektorns speciella egenskaper, inklusive högre effektivitet och extremt låg mörk ström, vilket minskar brus," säger Sungjun Park. Fotodetektorn kan placeras på en kiselfotodiode med röda och blå filter för att skapa en hybridbildsensor.
Forskarna visar att den nya fotodetektorn uppvisar detekteringsgraden som är jämförbara med de för konventionella kiselfotodioder. Detektorn fungerade stabilt under 2 timmar vid temperaturer över 150 ° C och visade långvarig operativ stabilitet under 30 dagar vid 85 ° C. Dessa fotodetektorer visar också bra färgprestanda.
Därefter planerar de att anpassa nya fotodetektorer och hybridbildsensorer för en mängd olika applikationer, såsom mobila och bärbara sensorer (inklusive CMOS -bildsensorer), närhetssensorer och fingeravtrycksenheter på skärmar.
Posttid: JUL-07-2023