Araştırmacılar, CMOS üretim yöntemleriyle son derece hassas ve uyumlu, yeşil ışık emen yeni şeffaf organik fotodedektörler geliştirip sergilediler. Bu yeni fotodedektörlerin silikon hibrit görüntü sensörlerine entegre edilmesi birçok uygulama için faydalı olabilir. Bu uygulamalar arasında ışık tabanlı kalp atış hızı izleme, parmak izi tanıma ve yakındaki nesnelerin varlığını algılayan cihazlar yer almaktadır.
İster akıllı telefonlarda ister bilimsel kameralarda kullanılsın, günümüzdeki görüntüleme sensörlerinin çoğu CMOS teknolojisine ve ışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştüren inorganik fotodedektörlere dayanmaktadır. Organik malzemelerden üretilen fotodedektörler hassasiyeti artırmaya yardımcı olabildikleri için ilgi görse de, şimdiye kadar yüksek performanslı organik fotodedektörler üretmek zor olmuştur.
Güney Kore'deki Ajou Üniversitesi'nden eş baş araştırmacı Sungjun Park şunları söyledi: "Organik fotodedektörleri seri üretim CMOS görüntü sensörlerine entegre etmek, büyük ölçekte üretimi kolay ve karanlıkta yüksek kare hızlarında keskin görüntüler üretmek için canlı görüntü tanıma yeteneğine sahip organik ışık emiciler gerektiriyor. Bu gereksinimleri karşılayabilen şeffaf, yeşil ışığa duyarlı organik fotodiyotlar geliştirdik."
Araştırmacılar, yeni organik fotodetektörü Optica dergisinde anlattılar. Ayrıca, şeffaf yeşil emici organik bir fotodetektörü, kırmızı ve mavi filtreli bir silikon fotodiyot üzerine yerleştirerek hibrit bir RGB görüntüleme sensörü oluşturdular.
Güney Kore'deki Samsung İleri Teknoloji Enstitüsü'nden (SAIT) araştırma ekibinin eş lideri Kyung-Bae Park, şunları söyledi: "Hibrit organik tampon katmanın tanıtılması sayesinde, bu görüntü sensörlerinde kullanılan yeşil seçici ışık emici organik katman, farklı renk pikselleri arasındaki çapraz konuşmayı büyük ölçüde azaltıyor ve bu yeni tasarım, yüksek performanslı organik fotodiyotları çeşitli uygulamalar için görüntüleme modüllerinin ve fotosensörlerin önemli bir bileşeni haline getirebilir."
Daha pratik organik fotodedektörler
Çoğu organik malzeme, sıcaklığa karşı hassasiyetleri nedeniyle seri üretime uygun değildir. Ya son işlem için kullanılan yüksek sıcaklıklara dayanamazlar ya da orta sıcaklıklarda uzun süre kullanıldıklarında kararsız hale gelirler. Bu zorluğun üstesinden gelmek için bilim insanları, kararlılığı, verimliliği ve algılamayı iyileştirmek için fotodetektörün tampon katmanını değiştirmeye odaklandılar. Algılanabilirlik, bir sensörün zayıf sinyalleri ne kadar iyi algılayabildiğinin bir ölçüsüdür. Sungjun Park, "Elektron taşıma katmanı olarak, organik fotodedektöre daha yüksek verimlilik ve gürültüyü azaltan son derece düşük karanlık akım gibi özel özellikler kazandıran bir banyo bakır hattı (BCP) : C60 hibrit tampon katmanı ekledik," diyor. Fotodedektör, hibrit bir görüntü sensörü oluşturmak için kırmızı ve mavi filtreli bir silikon fotodiyot üzerine yerleştirilebilir.
Araştırmacılar, yeni fotodedektörün geleneksel silikon fotodiyotlarla karşılaştırılabilir algılama oranları sergilediğini gösteriyor. Dedektör, 150 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda 2 saat boyunca kararlı bir şekilde çalıştı ve 85 °C'de 30 gün boyunca uzun süreli çalışma kararlılığı gösterdi. Bu fotodetektörler ayrıca iyi renk performansı da sergiliyor.
Daha sonra mobil ve giyilebilir sensörler (CMOS görüntü sensörleri dahil), yakınlık sensörleri ve ekranlardaki parmak izi cihazları gibi çeşitli uygulamalar için yeni fotodedektörleri ve hibrit görüntü sensörlerini özelleştirmeyi planlıyorlar.
Gönderi zamanı: 07 Temmuz 2023