I ricercatori hanno sviluppato e dimostrato nuovi fotorilevatori organici trasparenti che assorbono la luce verde, altamente sensibili e compatibili con i metodi di produzione CMOS. Incorporare questi nuovi fotorilevatori nei sensori di immagine ibridi in silicone potrebbe essere utile per molte applicazioni. Queste applicazioni includono il monitoraggio della frequenza cardiaca basato sulla luce, il riconoscimento delle impronte digitali e dispositivi che rilevano la presenza di oggetti vicini.
Che vengano utilizzati negli smartphone o nelle fotocamere scientifiche, la maggior parte dei sensori di imaging oggi si basa sulla tecnologia CMOS e su fotorilevatori inorganici che convertono i segnali luminosi in segnali elettrici. Sebbene i fotorilevatori realizzati con materiali organici stiano attirando l'attenzione perché possono contribuire a migliorare la sensibilità, finora si è rivelato difficile produrre fotorilevatori organici ad alte prestazioni.
Il ricercatore co-responsabile Sungjun Park, dell’Università di Ajou in Corea del Sud, ha dichiarato: “L’integrazione di fotorilevatori organici nei sensori di immagine CMOS prodotti in serie richiede assorbitori di luce organici che siano facili da produrre su larga scala e in grado di riconoscere immagini vivide per produrre immagini nitide”. con frame rate elevati al buio. Abbiamo sviluppato fotodiodi organici trasparenti e sensibili al verde in grado di soddisfare questi requisiti”.
I ricercatori descrivono il nuovo fotorilevatore organico sulla rivista Optica. Hanno inoltre creato un sensore di imaging RGB ibrido sovrapponendo un fotorilevatore organico assorbente verde trasparente su un fotodiodo al silicio con filtri rosso e blu.
Kyung-Bae Park, co-leader del gruppo di ricerca del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) in Corea del Sud, ha dichiarato: “Grazie all’introduzione di uno strato tampone organico ibrido, lo strato organico che assorbe la luce selettivo per il verde utilizzato in questi sensori di immagine riduce notevolmente la diafonia tra pixel di colore diverso e questo nuovo design potrebbe rendere i fotodiodi organici ad alte prestazioni un componente importante dei moduli di imaging e dei fotosensori per una varietà di applicazioni.
Fotorivelatori organici più pratici
La maggior parte dei materiali organici non sono adatti alla produzione di massa a causa della loro sensibilità alla temperatura. Non possono resistere alle alte temperature utilizzate per il post-trattamento o diventano instabili se utilizzati a temperature moderate per lunghi periodi di tempo. Per superare questa sfida, gli scienziati si sono concentrati sulla modifica dello strato tampone del fotorilevatore per migliorare stabilità, efficienza e rilevamento. La rilevabilità è una misura della capacità di un sensore di rilevare segnali deboli. "Abbiamo introdotto una linea di rame da bagno (BCP): strato buffer ibrido C60 come strato di trasporto degli elettroni, che conferisce al fotorilevatore organico proprietà speciali, tra cui maggiore efficienza e corrente oscura estremamente bassa, che riduce il rumore", afferma Sungjun Park. Il fotorilevatore può essere posizionato su un fotodiodo al silicio con filtri rosso e blu per creare un sensore di immagine ibrido.
I ricercatori dimostrano che il nuovo fotorivelatore presenta velocità di rilevamento paragonabili a quelle dei fotodiodi al silicio convenzionali. Il rilevatore ha funzionato stabilmente per 2 ore a temperature superiori a 150 °C e ha mostrato stabilità operativa a lungo termine per 30 giorni a 85 °C. Questi fotorilevatori mostrano anche buone prestazioni cromatiche.
Successivamente, prevedono di personalizzare nuovi fotorilevatori e sensori di immagine ibridi per una varietà di applicazioni, come sensori mobili e indossabili (inclusi sensori di immagine CMOS), sensori di prossimità e dispositivi per impronte digitali sui display.
Orario di pubblicazione: 07-lug-2023