Исследователи разработали и продемонстрировали новые прозрачные органические фотодетекторы, поглощающие зеленый свет, которые обладают высокой чувствительностью и совместимы с методами производства КМОП. Включение этих новых фотодетекторов в силиконовые гибридные датчики изображения может оказаться полезным для многих приложений. Эти приложения включают в себя световой мониторинг сердечного ритма, распознавание отпечатков пальцев и устройства, обнаруживающие присутствие близлежащих объектов.
Независимо от того, используются ли они в смартфонах или научных камерах, большинство датчиков изображения сегодня основаны на технологии КМОП и неорганических фотодетекторах, которые преобразуют световые сигналы в электрические сигналы. Хотя фотодетекторы из органических материалов привлекают внимание, поскольку они могут помочь улучшить чувствительность, до сих пор оказалось сложно изготовить высокопроизводительные органические фотодетекторы.
Соруководитель исследования Сунгджун Пак из Университета Аджу в Южной Корее сказал: «Для включения органических фотодетекторов в массово производимые CMOS-датчики изображения требуются органические поглотители света, которые легко производить в больших масштабах и которые способны распознавать яркие изображения для получения четких изображений. при высокой частоте кадров в темноте. Мы разработали прозрачные, чувствительные к зеленому цвету органические фотодиоды, которые могут удовлетворить эти требования».
Исследователи описывают новый органический фотодетектор в журнале Optica. Они также создали гибридный датчик изображения RGB, наложив прозрачный зеленый поглощающий органический фотодетектор на кремниевый фотодиод с красным и синим фильтрами.
Кюнг-Бэ Пак, соруководитель исследовательской группы из Института передовых технологий Samsung (SAIT) в Южной Корее, сказал: «Благодаря введению гибридного органического буферного слоя в В этих датчиках изображения значительно уменьшаются перекрестные помехи между пикселями разных цветов, и эта новая конструкция может сделать высокопроизводительные органические фотодиоды основным компонентом модулей формирования изображения и фотосенсоров для различных приложений».
Более практичные органические фотодетекторы
Большинство органических материалов не подходят для массового производства из-за их чувствительности к температуре. Они либо не выдерживают высоких температур, используемых для последующей обработки, либо становятся нестабильными при использовании при умеренных температурах в течение длительного периода времени. Чтобы решить эту проблему, ученые сосредоточились на модификации буферного слоя фотодетектора, чтобы улучшить стабильность, эффективность и качество обнаружения. Обнаруживаемость — это мера того, насколько хорошо датчик может обнаруживать слабые сигналы. «Мы представили медную линию с ванной (BCP): гибридный буферный слой C60 в качестве слоя переноса электронов, который придает органическому фотодетектору особые свойства, включая более высокую эффективность и чрезвычайно низкий темновой ток, что снижает шум», — говорит Сунгджун Пак. Фотодетектор можно разместить на кремниевом фотодиоде с красным и синим фильтрами для создания гибридного датчика изображения.
Исследователи показывают, что новый фотодетектор демонстрирует скорость обнаружения, сравнимую с показателями обычных кремниевых фотодиодов. Детектор стабильно работал в течение 2 часов при температуре выше 150 °С и показал долговременную стабильность работы в течение 30 дней при температуре 85 °С. Эти фотодетекторы также демонстрируют хорошую цветопередачу.
Далее они планируют адаптировать новые фотодетекторы и гибридные датчики изображения для различных приложений, таких как мобильные и носимые датчики (включая датчики изображения CMOS), датчики приближения и устройства отпечатков пальцев на дисплеях.
Время публикации: 7 июля 2023 г.