Los investigadores han desarrollado y demostrado nuevos fotodetectores orgánicos transparentes que absorben la luz verde y que son muy sensibles y compatibles con los métodos de fabricación CMOS. La incorporación de estos nuevos fotodetectores en sensores de imagen híbridos de silicona podría resultar útil para muchas aplicaciones. Estas aplicaciones incluyen monitoreo de frecuencia cardíaca basado en luz, 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 imágenes actuales se basan en tecnología CMOS y fotodetectores inorgánicos que convierten señales de luz en señales eléctricas. Aunque los fotodetectores fabricados con materiales orgánicos están atrayendo la atención porque pueden ayudar a mejorar la sensibilidad, hasta ahora ha resultado difícil fabricar fotodetectores orgánicos de alto rendimiento.
El investigador codirector Sungjun Park, de la Universidad Ajou en Corea del Sur, dijo: “La incorporación de fotodetectores orgánicos en sensores de imagen CMOS producidos en masa requiere absorbentes de luz orgánicos que sean fáciles de fabricar a gran escala y capaces de reconocer imágenes vívidas para producir imágenes nítidas. a altas velocidades de fotogramas en la oscuridad. Hemos desarrollado fotodiodos orgánicos transparentes y sensibles al verde que pueden cumplir estos requisitos”.
Los investigadores describen el nuevo fotodetector orgánico en la revista Optica. También crearon un sensor de imágenes RGB híbrido superponiendo un fotodetector orgánico transparente que absorbe el verde sobre un fotodiodo de silicio con filtros rojos y azules.
Kyung-Bae Park, codirector del equipo de investigación del Instituto Avanzado de Tecnología Samsung (SAIT) en Corea del Sur, dijo: "Gracias a la introducción de una capa amortiguadora orgánica híbrida, la capa orgánica absorbente de luz selectiva en verde utilizada "En estos sensores de imagen se reduce en gran medida la diafonía entre píxeles de diferentes colores, y este nuevo diseño podría hacer que los fotodiodos orgánicos de alto rendimiento sean un componente importante de los módulos de imágenes 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 usan a temperaturas moderadas durante largos períodos de tiempo. Para superar este desafío, los científicos se han centrado en modificar la capa amortiguadora 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 baño de cobre (BCP): capa amortiguadora híbrida C60 como capa de transporte de electrones, lo que confiere al fotodetector orgánico propiedades especiales, incluida una mayor eficiencia y una corriente oscura extremadamente baja, que reduce el ruido", dice Sungjun Park. El fotodetector se puede colocar sobre un fotodiodo de silicio con filtros rojo y azul para crear un sensor de imagen híbrido.
Los investigadores muestran que el nuevo fotodetector presenta tasas de detección comparables a las de los fotodiodos de silicio convencionales. El detector funcionó de manera 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 cromático.
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