ორგანული ფოტოდეტექტორების უახლესი კვლევის შედეგები

მკვლევარებმა შეიმუშავეს და აჩვენეს ახალი მწვანე სინათლის შთანთქმის გამჭვირვალე ორგანული ფოტოდეტექტორები, რომლებიც ძალიან მგრძნობიარეა და თავსებადია CMOS-ის წარმოების მეთოდებთან. ამ ახალი ფოტოდეტექტორების ჩართვა სილიკონის ჰიბრიდულ გამოსახულების სენსორებში შეიძლება სასარგებლო იყოს მრავალი აპლიკაციისთვის. ეს აპლიკაციები მოიცავს სინათლის დაფუძნებულ გულისცემის მონიტორინგს, თითის ანაბეჭდის ამოცნობას და მოწყობილობებს, რომლებიც აღმოაჩენენ ახლომდებარე ობიექტების არსებობას.

გამოყენებული იქნება სმარტფონებში თუ სამეცნიერო კამერებში, დღეს გამოსახულების სენსორების უმეტესობა დაფუძნებულია CMOS ტექნოლოგიასა და არაორგანულ ფოტოდეტექტორებზე, რომლებიც სინათლის სიგნალებს ელექტრო სიგნალებად გარდაქმნიან. მიუხედავად იმისა, რომ ორგანული მასალისგან დამზადებული ფოტოდეტექტორები ყურადღებას იპყრობს, რადგან მათ შეუძლიათ მგრძნობელობის გაუმჯობესება, ჯერჯერობით რთული აღმოჩნდა მაღალი ხარისხის ორგანული ფოტოდეტექტორების წარმოება.

თანაწამყვანმა მკვლევარმა სუნგჯუნ პარკმა, სამხრეთ კორეის აჟუ უნივერსიტეტიდან, თქვა: „ორგანული ფოტოდეტექტორების მასიური წარმოების CMOS გამოსახულების სენსორებში ჩართვისთვის საჭიროა ორგანული სინათლის შთამნთქმელი, რომლებიც ადვილად იწარმოება დიდი მასშტაბით და შეუძლიათ ნათელი გამოსახულების ამოცნობა მკვეთრი სურათების შესაქმნელად. სიბნელეში კადრების მაღალი სიხშირით. ჩვენ შევიმუშავეთ გამჭვირვალე, მწვანე მგრძნობიარე ორგანული ფოტოდიოდები, რომლებსაც შეუძლიათ დააკმაყოფილონ ეს მოთხოვნები.

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

კიუნგ-ბაე პარკმა, სამხრეთ კორეის Samsung Advanced Technology Institute (SAIT) კვლევის ჯგუფის თანახელმძღვანელმა, თქვა: „ჰიბრიდული ორგანული ბუფერული ფენის დანერგვის წყალობით, გამოყენებული იქნა მწვანე შერჩევითი სინათლის შთამნთქმელი ორგანული ფენა. ამ გამოსახულების სენსორები მნიშვნელოვნად ამცირებს სხვადასხვა ფერის პიქსელებს შორის შეჯახებას და ამ ახალმა დიზაინმა შეიძლება გახადოს მაღალი ხარისხის ორგანული ფოტოდიოდები გამოსახულების მოდულების და ფოტოსენსორების ძირითად კომპონენტად სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის.

უფრო პრაქტიკული ორგანული ფოტოდეტექტორები

ორგანული მასალების უმეტესობა არ არის შესაფერისი მასობრივი წარმოებისთვის ტემპერატურის მიმართ მათი მგრძნობელობის გამო. ისინი ან ვერ გაუძლებენ შემდგომ დამუშავებისთვის გამოყენებულ მაღალ ტემპერატურას, ან ხდებიან არასტაბილური ზომიერ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი დროის განმავლობაში გამოყენებისას. ამ გამოწვევის დასაძლევად მეცნიერებმა ყურადღება გაამახვილეს ფოტოდეტექტორის ბუფერული ფენის შეცვლაზე სტაბილურობის, ეფექტურობისა და გამოვლენის გასაუმჯობესებლად. გამოვლენადობა არის საზომი იმისა, თუ რამდენად კარგად შეუძლია სენსორს სუსტი სიგნალების ამოცნობა. „ჩვენ შემოვიღეთ აბაზანის სპილენძის ხაზი (BCP): C60 ჰიბრიდული ბუფერული ფენა, როგორც ელექტრონის ტრანსპორტირების ფენა, რომელიც ორგანულ ფოტოდეტექტორს ანიჭებს განსაკუთრებულ თვისებებს, მათ შორის უფრო მაღალ ეფექტურობას და უკიდურესად დაბალ ბნელ დენს, რაც ამცირებს ხმაურს“, - ამბობს სუნჯუნ პარკი. ფოტოდეტექტორი შეიძლება განთავსდეს სილიკონის ფოტოდიოდზე წითელი და ლურჯი ფილტრებით, რათა შეიქმნას გამოსახულების ჰიბრიდული სენსორი.

მკვლევარები აჩვენებენ, რომ ახალი ფოტოდეტექტორი ავლენს გამოვლენის სიჩქარეს, რომელიც შედარებულია ჩვეულებრივი სილიკონის ფოტოდიოდებთან. დეტექტორი სტაბილურად მუშაობდა 2 საათის განმავლობაში 150 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე და აჩვენა ხანგრძლივი მუშაობის სტაბილურობა 30 დღის განმავლობაში 85 °C ტემპერატურაზე. ეს ფოტოდეტექტორები ასევე აჩვენებენ კარგ ფერს.

შემდეგი, ისინი გეგმავენ ახალი ფოტოდეტექტორების და ჰიბრიდული გამოსახულების სენსორების მორგებას სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა მობილური და ტარებადი სენსორები (მათ შორის CMOS გამოსახულების სენსორები), სიახლოვის სენსორები და თითის ანაბეჭდის მოწყობილობები ეკრანებზე.