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 застосування включають моніторинг серцевого ритму на основі світла, розпізнавання відбитків пальців та пристрої, що виявляють присутність об'єктів поблизу.
Незалежно від того, чи використовуються вони в смартфонах, чи в наукових камерах, більшість сучасних датчиків зображення базуються на технології CMOS та неорганічних фотодетекторах, які перетворюють світлові сигнали на електричні сигнали. Хоча фотодетектори, виготовлені з органічних матеріалів, привертають увагу, оскільки вони можуть допомогти покращити чутливість, досі виявилося складним завданням виготовити високопродуктивні органічні фотодетектори.
Співкерівник дослідження Сунгджун Парк з Університету Аджоу в Південній Кореї сказав: «Включення органічних фотодетекторів у масово вироблені CMOS-датчики зображення вимагає органічних поглиначів світла, які легко виготовляти у великих масштабах і здатні розпізнавати яскраві зображення, щоб створювати чіткі зображення з високою частотою кадрів у темряві. Ми розробили прозорі, чутливі до зеленого світла органічні фотодіоди, які можуть відповідати цим вимогам».
Дослідники описують новий органічний фотодетектор у журналі Optica. Вони також створили гібридний RGB-датчик зображення, наклавши прозорий зелений поглинаючий органічний фотодетектор на кремнієвий фотодіод з червоними та синіми фільтрами.
Кьон-Бе Парк, співкерівник дослідницької групи з Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) у Південній Кореї, сказав: «Завдяки впровадженню гібридного органічного буферного шару, зелений селективний світлопоглинаючий органічний шар, який використовується в цих датчиках зображення, значно зменшує перехресні перешкоди між пікселями різних кольорів, і ця нова конструкція може зробити високопродуктивні органічні фотодіоди основним компонентом модулів обробки зображень та фотосенсорів для різноманітних застосувань».
Більш практичні органічні фотодетектори
Більшість органічних матеріалів не підходять для масового виробництва через їхню чутливість до температури. Вони або не можуть витримувати високих температур, що використовуються для подальшої обробки, або стають нестабільними при використанні при помірних температурах протягом тривалого часу. Щоб подолати цю проблему, вчені зосередилися на модифікації буферного шару фотодетектора для покращення стабільності, ефективності та виявлення. Виявлення – це міра того, наскільки добре датчик може виявляти слабкі сигнали. «Ми впровадили гібридний буферний шар з мідної лінії ванни (BCP): C60 як шар переносу електронів, що надає органічному фотодетектору особливі властивості, включаючи вищу ефективність та надзвичайно низький темновий струм, що зменшує шум», – каже Сунджун Парк. Фотодетектор можна розмістити на кремнієвому фотодіоді з червоним та синім фільтрами для створення гібридного датчика зображення.
Дослідники показують, що новий фотодетектор демонструє швидкість виявлення, порівнянну з показниками звичайних кремнієвих фотодіодів. Детектор стабільно працював протягом 2 годин за температури вище 150 °C та продемонстрував довготривалу робочу стабільність протягом 30 днів за 85 °C. Ці фотодетектори також демонструють хороші кольорові характеристики.
Далі вони планують налаштувати нові фотодетектори та гібридні датчики зображення для різноманітних застосувань, таких як мобільні та носимі датчики (включаючи CMOS-датчики зображення), датчики наближення та пристрої для сканування відбитків пальців на дисплеях.
Час публікації: 07 липня 2023 р.