Výzkumníci vyvinuli a demonstrovali nové transparentní organické fotodetektory absorbující zelené světlo, které jsou vysoce citlivé a kompatibilní s výrobními metodami CMOS. Začlenění těchto nových fotodetektorů do silikonových hybridních obrazových senzorů by mohlo být užitečné pro mnoho aplikací. Mezi tyto aplikace patří monitorování srdeční frekvence na bázi světla, rozpoznávání otisků prstů a zařízení, která detekují přítomnost blízkých objektů.
Ať už se používají v chytrých telefonech nebo vědeckých fotoaparátech, většina dnešních zobrazovacích senzorů je založena na technologii CMOS a anorganických fotodetektorech, které převádějí světelné signály na elektrické signály. Ačkoli fotodetektory vyrobené z organických materiálů přitahují pozornost, protože mohou pomoci zlepšit citlivost, výroba vysoce výkonných organických fotodetektorů se dosud ukázala jako obtížná.
Vedoucí výzkumník Sungjun Park z Ajou University v Jižní Koreji uvedl: „Začlenění organických fotodetektorů do sériově vyráběných obrazových senzorů CMOS vyžaduje organické absorbéry světla, které se snadno vyrábějí ve velkém měřítku a jsou schopné rozpoznávat živý obraz, aby se ve tmě vytvořily ostré snímky s vysokou snímkovou frekvencí. Vyvinuli jsme průhledné organické fotodiody citlivé na zelenou, které tyto požadavky splňují.“
Výzkumníci popisují nový organický fotodetektor v časopise Optica. Vytvořili také hybridní RGB zobrazovací senzor superpozicí průhledného zeleně absorbujícího organického fotodetektoru na křemíkovou fotodiodu s červenými a modrými filtry.
Kyung-Bae Park, spoluvedoucí výzkumného týmu z jihokorejského Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), uvedl: „Díky zavedení hybridní organické vyrovnávací vrstvy výrazně snižuje organická vrstva absorbující zelené světlo použitá v těchto obrazových senzorech přeslechy mezi pixely různých barev a tento nový design by mohl z vysoce výkonných organických fotodiod udělat hlavní součást zobrazovacích modulů a fotosenzorů pro různé aplikace.“
Praktičtější organické fotodetektory
Většina organických materiálů není vhodná pro hromadnou výrobu kvůli své citlivosti na teplotu. Buď neodolávají vysokým teplotám používaným pro následnou úpravu, nebo se stávají nestabilními při dlouhodobém používání při mírných teplotách. Aby se tento problém překonal, vědci se zaměřili na úpravu vyrovnávací vrstvy fotodetektoru za účelem zlepšení stability, účinnosti a detekce. Detekovatelnost je měřítkem toho, jak dobře dokáže senzor detekovat slabé signály. „Zavedli jsme hybridní vyrovnávací vrstvu z měděné lázně (BCP) : C60 jako vrstvu pro transport elektronů, která organickému fotodetektoru dává speciální vlastnosti, včetně vyšší účinnosti a extrémně nízkého tmavého proudu, což snižuje šum,“ říká Sungjun Park. Fotodetektor lze umístit na křemíkovou fotodiodu s červeným a modrým filtrem a vytvořit tak hybridní obrazový senzor.
Výzkumníci prokázali, že nový fotodetektor vykazuje detekční rychlost srovnatelnou s konvenčními křemíkovými fotodiodami. Detektor pracoval stabilně po dobu 2 hodin při teplotách nad 150 °C a vykazoval dlouhodobou provozní stabilitu po dobu 30 dnů při 85 °C. Tyto fotodetektory také vykazují dobrý barevný výkon.
Dále plánují přizpůsobit nové fotodetektory a hybridní obrazové senzory pro různé aplikace, jako jsou mobilní a nositelné senzory (včetně obrazových senzorů CMOS), senzory přiblížení a zařízení pro čtení otisků prstů na displejích.
Čas zveřejnění: 7. července 2023