Los investigadores han desarrollado y demostrado nuevos fotodetectores orgánicos transparentes que absorben luz verde, altamente sensibles y compatibles con los métodos de fabricación CMOS. La incorporación de estos nuevos fotodetectores en sensores de imagen híbridos de silicio podría ser útil para diversas aplicaciones, como la monitorización de la frecuencia cardíaca basada en la luz, el reconocimiento de huellas dactilares y dispositivos que detectan la presencia de objetos cercanos.
Ya sea que se utilicen en teléfonos inteligentes o cámaras científicas, la mayoría de los sensores de imagen actuales se basan en tecnología CMOS y fotodetectores inorgánicos que convierten las señales luminosas en señales eléctricas. Si bien los fotodetectores de materiales orgánicos están atrayendo la atención por su capacidad para mejorar la sensibilidad, hasta ahora ha resultado difícil fabricar fotodetectores orgánicos de alto rendimiento.
El coinvestigador principal, Sungjun Park, de la Universidad de Ajou (Corea del Sur), afirmó: «La incorporación de fotodetectores orgánicos en sensores de imagen CMOS de producción masiva requiere absorbentes de luz orgánicos fáciles de fabricar a gran escala y capaces de reconocer imágenes vívidas para producir imágenes nítidas a alta velocidad de fotogramas en la oscuridad. Hemos desarrollado fotodiodos orgánicos transparentes y sensibles al verde que cumplen estos requisitos».
Los investigadores describen el nuevo fotodetector orgánico en la revista Optica. También crearon un sensor de imagen RGB híbrido superponiendo un fotodetector orgánico transparente absorbente de luz verde sobre un fotodiodo de silicio con filtros rojo y azul.
Kyung-Bae Park, colíder del equipo de investigación del Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung (SAIT) en Corea del Sur, dijo: "Gracias a la introducción de una capa intermedia orgánica híbrida, la capa orgánica absorbente de luz selectiva al verde utilizada en estos sensores de imagen reduce en gran medida la diafonía entre píxeles de diferentes colores, y este nuevo diseño podría convertir a los fotodiodos orgánicos de alto rendimiento en un componente importante de los módulos de imagen y fotosensores para una variedad de aplicaciones".
Fotodetectores orgánicos más prácticos
La mayoría de los materiales orgánicos no son adecuados para la producción en masa debido a su sensibilidad a la temperatura. No pueden soportar las altas temperaturas utilizadas para el postratamiento o se vuelven inestables cuando se utilizan a temperaturas moderadas durante largos períodos de tiempo. Para superar este desafío, los científicos se han centrado en modificar la capa tampón del fotodetector para mejorar la estabilidad, la eficiencia y la detección. La detectabilidad es una medida de qué tan bien un sensor puede detectar señales débiles. "Introdujimos una línea de cobre de baño (BCP): capa tampón híbrida C60 como capa de transporte de electrones, que le da al fotodetector orgánico propiedades especiales, incluyendo mayor eficiencia y corriente oscura extremadamente baja, lo que reduce el ruido", dice Sungjun Park. El fotodetector se puede colocar en un fotodiodo de silicio con filtros rojo y azul para crear un sensor de imagen híbrido.
Los investigadores demuestran que el nuevo fotodetector presenta tasas de detección comparables a las de los fotodiodos de silicio convencionales. El detector funcionó de forma estable durante 2 horas a temperaturas superiores a 150 °C y mostró estabilidad operativa a largo plazo durante 30 días a 85 °C. Estos fotodetectores también muestran un buen rendimiento de color.
A continuación, planean personalizar nuevos fotodetectores y sensores de imagen híbridos para una variedad de aplicaciones, como sensores móviles y portátiles (incluidos sensores de imagen CMOS), sensores de proximidad y dispositivos de huellas dactilares en pantallas.
Hora de publicación: 07-jul-2023