Дослідники розробили та продемонстрували нові прозорі органічні фотодетектори, що поглинають зелене світло, які є високочутливими та сумісними з методами виробництва CMOS. Включення цих нових фотодетекторів у силіконові гібридні датчики зображення може бути корисним для багатьох застосувань. Ці додатки включають моніторинг серцевого ритму на основі світла, розпізнавання відбитків пальців і пристрої, які виявляють присутність поруч об’єктів.
Незалежно від того, чи використовуються вони в смартфонах чи наукових камерах, більшість датчиків зображення сьогодні засновані на технології CMOS і неорганічних фотодетекторах, які перетворюють світлові сигнали в електричні сигнали. Незважаючи на те, що фотодетектори, виготовлені з органічних матеріалів, привертають увагу, оскільки вони можуть допомогти підвищити чутливість, досі виявилося складним виготовити високоефективні органічні фотодетектори.
Один із провідних дослідників Sungjun Park з Університету Ajou у Південній Кореї сказав: «Для використання органічних фотодетекторів у серійних CMOS-сенсорах зображень потрібні органічні поглиначі світла, які легко виробляти у великих масштабах і здатні розпізнавати яскраве зображення для створення чітких зображень. з високою частотою кадрів у темряві. Ми розробили прозорі, чутливі до зеленого кольору органічні фотодіоди, які відповідають цим вимогам».
Дослідники описують новий органічний фотодетектор у журналі Optica. Вони також створили гібридний датчик зображення RGB, наклавши прозорий зелений органічний фотодетектор на кремнієвий фотодіод із червоним і синім фільтрами.
Кюн-Бе Пак, співкерівник дослідницької групи з Передового технологічного інституту Samsung (SAIT) у Південній Кореї, сказав: «Завдяки впровадженню гібридного органічного буферного шару використовувався зелений селективний світлопоглинаючий органічний шар. у цих датчиках зображення значно зменшує перехресні перешкоди між різними кольоровими пікселями, і ця нова конструкція може зробити високоефективні органічні фотодіоди основним компонентом модулів зображення та фотодатчиків для різноманітних застосувань».
Більш практичні органічні фотодетектори
Більшість органічних матеріалів непридатні для масового виробництва через їх чутливість до температури. Вони або не можуть витримувати високі температури, які використовуються для додаткової обробки, або стають нестабільними, якщо використовувати їх при помірних температурах протягом тривалого часу. Щоб подолати цю проблему, вчені зосередилися на модифікації буферного шару фотодетектора для підвищення стабільності, ефективності та виявлення. Виявленість – це міра того, наскільки добре датчик може виявляти слабкі сигнали. «Ми представили гібридний буферний шар ванної мідної лінії (BCP): C60 як транспортний шар електронів, який надає органічному фотодетектору особливі властивості, зокрема вищу ефективність і надзвичайно низький темновий струм, що зменшує шум», — говорить Сунгджун Парк. Фотодетектор можна розмістити на кремнієвому фотодіоді з червоним і синім фільтрами для створення гібридного датчика зображення.
Дослідники показують, що новий фотодетектор демонструє швидкість виявлення, порівнянну зі звичайними кремнієвими фотодіодами. Детектор стабільно працював протягом 2 годин при температурі вище 150 °C і показав тривалу робочу стабільність протягом 30 днів при 85 °C. Ці фотодетектори також демонструють хороші показники кольору.
Далі вони планують налаштувати нові фотодетектори та гібридні датчики зображення для різноманітних додатків, таких як мобільні та переносні датчики (включаючи датчики зображення CMOS), датчики наближення та пристрої відбитків пальців на дисплеях.
Час публікації: 07 липня 2023 р