ორგანული ფოტოდეტექტორების უახლესი კვლევის შედეგები

მკვლევარებმა შეიმუშავეს და აჩვენეს ახალი, მწვანე სინათლის შთამნთქმელი გამჭვირვალე ორგანული ფოტოდეტექტორები, რომლებიც მაღალმგრძნობიარე და CMOS წარმოების მეთოდებთან თავსებადია. ამ ახალი ფოტოდეტექტორების სილიკონის ჰიბრიდულ გამოსახულების სენსორებში ინტეგრირება შეიძლება სასარგებლო იყოს მრავალი დანიშნულებით. ეს დანიშნულებები მოიცავს სინათლეზე დაფუძნებულ გულისცემის მონიტორინგს, თითის ანაბეჭდის ამოცნობას და მოწყობილობებს, რომლებიც აფიქსირებენ ახლომდებარე ობიექტების არსებობას.

სმარტფონებში თუ სამეცნიერო კამერებში გამოყენების შემთხვევაში, დღესდღეობით გამოსახულების სენსორების უმეტესობა CMOS ტექნოლოგიასა და არაორგანულ ფოტოდეტექტორებზეა დაფუძნებული, რომლებიც სინათლის სიგნალებს ელექტრულ სიგნალებად გარდაქმნიან. მიუხედავად იმისა, რომ ორგანული მასალებისგან დამზადებული ფოტოდეტექტორები ყურადღებას იპყრობენ, რადგან მათ შეუძლიათ მგრძნობელობის გაუმჯობესება, ჯერჯერობით მაღალი ხარისხის ორგანული ფოტოდეტექტორების წარმოება რთული აღმოჩნდა.

სამხრეთ კორეის აჯოუს უნივერსიტეტის თანაწამყვანმა მკვლევარმა, სუნგჯუნ პარკმა, განაცხადა: „ორგანული ფოტოდეტექტორების მასობრივად წარმოებულ CMOS გამოსახულების სენსორებში ინტეგრირებისთვის საჭიროა ორგანული სინათლის შთამნთქმელები, რომელთა წარმოებაც მარტივია დიდი მასშტაბით და რომლებსაც შეუძლიათ ნათელი გამოსახულების ამოცნობა, რათა მიიღონ მკვეთრი სურათები მაღალი კადრების სიხშირით სიბნელეში. ჩვენ შევიმუშავეთ გამჭვირვალე, მწვანე ფერის მიმართ მგრძნობიარე ორგანული ფოტოდიოდები, რომლებიც აკმაყოფილებენ ამ მოთხოვნებს“.

მკვლევარები ახალ ორგანულ ფოტოდეტექტორს ჟურნალ Optica-ში აღწერენ. მათ ასევე შექმნეს ჰიბრიდული RGB გამოსახულების სენსორი გამჭვირვალე მწვანე შთამნთქმელი ორგანული ფოტოდეტექტორის წითელი და ლურჯი ფილტრების მქონე სილიკონის ფოტოდიოდზე გადაფარვით.

სამხრეთ კორეაში Samsung-ის მოწინავე ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (SAIT) კვლევითი ჯგუფის თანახელმძღვანელმა, კიუნგ-ბე პარკმა განაცხადა: „ჰიბრიდული ორგანული ბუფერული ფენის დანერგვის წყალობით, ამ გამოსახულების სენსორებში გამოყენებული მწვანე ფერის შერჩევითი სინათლის შთამნთქმელი ორგანული ფენა მნიშვნელოვნად ამცირებს სხვადასხვა ფერის პიქსელებს შორის ჯვარედინი ურთიერთქმედებას და ამ ახალ დიზაინს შეუძლია მაღალი ხარისხის ორგანული ფოტოდიოდები სხვადასხვა დანიშნულების გამოსახულების მოდულებისა და ფოტოსენსორების მთავარ კომპონენტად აქციოს“.

უფრო პრაქტიკული ორგანული ფოტოდეტექტორები

ორგანული მასალების უმეტესობა ტემპერატურის მიმართ მგრძნობელობის გამო მასობრივი წარმოებისთვის არ არის შესაფერისი. ისინი ან ვერ უძლებენ შემდგომი დამუშავებისთვის გამოყენებულ მაღალ ტემპერატურას, ან არასტაბილურები ხდებიან ზომიერ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში გამოყენებისას. ამ გამოწვევის დასაძლევად, მეცნიერებმა ყურადღება გაამახვილეს ფოტოდეტექტორის ბუფერული ფენის მოდიფიცირებაზე, რათა გაუმჯობესდეს სტაბილურობა, ეფექტურობა და აღმოჩენა. აღმოჩენადობა არის საზომი იმისა, თუ რამდენად კარგად შეუძლია სენსორს სუსტი სიგნალების აღმოჩენა. „ჩვენ შემოვიღეთ აბაზანის სპილენძის ხაზი (BCP): C60 ჰიბრიდული ბუფერული ფენა, როგორც ელექტრონების ტრანსპორტირების ფენა, რაც ორგანულ ფოტოდეტექტორს განსაკუთრებულ თვისებებს ანიჭებს, მათ შორის უფრო მაღალ ეფექტურობას და უკიდურესად დაბალ ბნელ დენს, რაც ამცირებს ხმაურს“, - ამბობს სუნგჯუნ პარკი. ფოტოდეტექტორი შეიძლება განთავსდეს სილიციუმის ფოტოდიოდზე წითელი და ლურჯი ფილტრებით, რათა შეიქმნას ჰიბრიდული გამოსახულების სენსორი.

მკვლევარები აჩვენებენ, რომ ახალი ფოტოდეტექტორი ავლენს აღმოჩენის მაჩვენებლებს, რომლებიც შედარებადია ჩვეულებრივი სილიკონის ფოტოდიოდების გამოვლენის მაჩვენებლებთან. დეტექტორი სტაბილურად მუშაობდა 2 საათის განმავლობაში 150 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე და აჩვენა ხანგრძლივი ოპერაციული სტაბილურობა 30 დღის განმავლობაში 85 °C-ზე. ეს ფოტოდეტექტორები ასევე ავლენენ კარგ ფერთა გამტარობას.

შემდეგ, ისინი გეგმავენ ახალი ფოტოდეტექტორებისა და ჰიბრიდული გამოსახულების სენსორების მორგებას სხვადასხვა დანიშნულებით, როგორიცაა მობილური და ტარებადი სენსორები (მათ შორის CMOS გამოსახულების სენსორები), სიახლოვის სენსორები და დისპლეებზე თითის ანაბეჭდის მოწყობილობები.