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 быть полезным для многих приложений. Эти приложения включают в себя мониторинг сердечного ритма на основе света, распознавание отпечатков пальцев и устройства, которые обнаруживают наличие близлежащих объектов.
Независимо от того, используются ли они в смартфонах или научных камерах, большинство датчиков изображений сегодня основаны на технологии CMOS и неорганических фотодетекторах, которые преобразуют световые сигналы в электрические. Хотя фотодетекторы из органических материалов привлекают внимание, поскольку они могут помочь повысить чувствительность, до сих пор было сложно изготовить высокопроизводительные органические фотодетекторы.
Соруководитель исследования Сунгджун Пак из Университета Аджу в Южной Корее сказал: «Внедрение органических фотодетекторов в массово производимые датчики изображения CMOS требует органических поглотителей света, которые легко изготавливать в больших масштабах и которые способны четко распознавать изображения для получения четких изображений с высокой частотой кадров в темноте. Мы разработали прозрачные, чувствительные к зеленому цвету органические фотодиоды, которые могут соответствовать этим требованиям».
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.
Кёнг-Бэ Пак, один из руководителей исследовательской группы из Института передовых технологий Samsung (SAIT) в Южной Корее, сказал: «Благодаря внедрению гибридного органического буферного слоя, селективный для зеленого света органический слой, поглощающий свет, используемый в этих датчиках изображения, значительно снижает перекрестные помехи между пикселями разных цветов, и эта новая конструкция может сделать высокопроизводительные органические фотодиоды основным компонентом модулей формирования изображений и фотодатчиков 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 времени. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые сосредоточились на модификации буферного слоя фотодетектора для повышения стабильности, эффективности и обнаружения. Обнаруживаемость — это мера того, насколько хорошо датчик может обнаруживать слабые сигналы. «Мы внедрили гибридный буферный слой из линии меди в ванне (BCP): C60 в качестве слоя переноса электронов, что придает органическому фотодетектору особые свойства, включая более высокую эффективность и чрезвычайно низкий темновой ток, что снижает шум», — говорит Сонджун Пак. Фотодетектор можно разместить на кремниевом фотодиоде с красными и синими фильтрами для создания гибридного датчика изображения.
Исследователи показывают, что новый фотодетектор демонстрирует показатели обнаружения, сопоставимые с показателями обычных кремниевых фотодиодов. Детектор стабильно работал в течение 2 часов при температуре выше 150 °C и продемонстрировал долгосрочную эксплуатационную стабильность в течение 30 дней при 85 °C. Эти фотодетекторы также демонстрируют хорошие цветовые характеристики.
Далее они планируют настроить новые фотодетекторы и гибридные датчики изображения для различных приложений, таких как мобильные и носимые датчики (включая датчики изображения CMOS), датчики приближения и устройства считывания отпечатков пальцев на дисплеях.
Время публикации: 07-07-2023