Onderzoekers hebben nieuwe groen lichtabsorberende transparante organische fotodetectoren ontwikkeld en gedemonstreerd die zeer gevoelig zijn en compatibel zijn met CMOS-productiemethoden. Het integreren van deze nieuwe fotodetectoren in hybride siliconenbeeldsensoren zou voor veel toepassingen nuttig kunnen zijn. Deze toepassingen omvatten op licht gebaseerde hartslagmeting, vingerafdrukherkenning en apparaten die de aanwezigheid van objecten in de buurt detecteren.
Of ze nu in smartphones of wetenschappelijke camera's worden gebruikt, de meeste beeldsensoren zijn tegenwoordig gebaseerd op CMOS-technologie en anorganische fotodetectoren die lichtsignalen omzetten in elektrische signalen. Hoewel fotodetectoren gemaakt van organische materialen de aandacht trekken omdat ze de gevoeligheid kunnen helpen verbeteren, is het tot nu toe moeilijk gebleken om hoogwaardige organische fotodetectoren te vervaardigen.
Co-hoofdonderzoeker Sungjun Park, van de Ajou Universiteit in Zuid-Korea, zei: “Het integreren van organische fotodetectoren in in massa geproduceerde CMOS-beeldsensoren vereist organische lichtabsorbers die eenvoudig op grote schaal te vervaardigen zijn en in staat zijn tot levendige beeldherkenning om scherpe beelden te produceren. bij hoge framesnelheden in het donker. Wij hebben transparante, groengevoelige organische fotodiodes ontwikkeld die aan deze eisen kunnen voldoen.”
De onderzoekers beschrijven de nieuwe organische fotodetector in het tijdschrift Optica. Ze creëerden ook een hybride RGB-beeldsensor door een transparante, groen absorberende organische fotodetector op een siliciumfotodiode met rode en blauwe filters te plaatsen.
Kyung-Bae Park, medeleider van het onderzoeksteam van het Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) in Zuid-Korea, zei: “Dankzij de introductie van een hybride organische bufferlaag kan de groen-selectieve lichtabsorberende organische laag die wordt gebruikt in deze beeldsensoren wordt de overspraak tussen verschillende kleurpixels aanzienlijk verminderd, en dit nieuwe ontwerp zou van hoogwaardige organische fotodiodes een belangrijk onderdeel kunnen maken van beeldmodules en fotosensoren voor een verscheidenheid aan toepassingen.
Meer praktische organische fotodetectoren
De meeste organische materialen zijn niet geschikt voor massaproductie vanwege hun temperatuurgevoeligheid. Ze zijn ofwel niet bestand tegen de hoge temperaturen die worden gebruikt voor de nabehandeling, ofwel worden ze onstabiel bij langdurig gebruik bij gematigde temperaturen. Om deze uitdaging te overwinnen, hebben wetenschappers zich geconcentreerd op het aanpassen van de bufferlaag van de fotodetector om de stabiliteit, efficiëntie en detectie te verbeteren. Detecteerbaarheid is een maatstaf voor hoe goed een sensor zwakke signalen kan detecteren. "We hebben een bath copper line (BCP) geïntroduceerd: C60 hybride bufferlaag als elektronentransportlaag, die de organische fotodetector speciale eigenschappen geeft, waaronder een hogere efficiëntie en een extreem lage donkerstroom, die ruis vermindert", zegt Sungjun Park. De fotodetector kan op een siliciumfotodiode met rode en blauwe filters worden geplaatst, waardoor een hybride beeldsensor ontstaat.
De onderzoekers laten zien dat de nieuwe fotodetector detectiepercentages vertoont die vergelijkbaar zijn met die van conventionele siliciumfotodiodes. De detector werkte 2 uur stabiel bij temperaturen boven 150 °C en vertoonde langdurige operationele stabiliteit gedurende 30 dagen bij 85 °C. Deze fotodetectoren vertonen ook goede kleurprestaties.
Vervolgens zijn ze van plan nieuwe fotodetectoren en hybride beeldsensoren aan te passen voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals mobiele en draagbare sensoren (waaronder CMOS-beeldsensoren), nabijheidssensoren en vingerafdrukapparaten op beeldschermen.
Posttijd: 07-07-2023