Penyelidik telah membangunkan dan menunjukkan fotodetektor organik lutsinar penyerap cahaya hijau baharu yang sangat sensitif dan serasi dengan kaedah pembuatan CMOS. Penggabungan fotodetektor baharu ini ke dalam sensor imej hibrid silikon mungkin berguna untuk banyak aplikasi. Aplikasi ini termasuk pemantauan kadar denyutan jantung berasaskan cahaya, pengecaman cap jari dan peranti yang mengesan kehadiran objek berdekatan.
Sama ada digunakan dalam telefon pintar atau kamera saintifik, kebanyakan sensor pengimejan hari ini adalah berdasarkan teknologi CMOS dan fotodetektor bukan organik yang menukar isyarat cahaya kepada isyarat elektrik. Walaupun fotodetektor yang diperbuat daripada bahan organik menarik perhatian kerana ia boleh membantu meningkatkan kepekaan, setakat ini terbukti sukar untuk mengeluarkan fotodetektor organik berprestasi tinggi.
Penyelidik utama bersama Sungjun Park, dari Universiti Ajou di Korea Selatan, berkata: “Penggabungan fotodetektor organik ke dalam sensor imej CMOS yang dihasilkan secara besar-besaran memerlukan penyerap cahaya organik yang mudah dihasilkan pada skala besar dan mampu mengecam imej yang jelas untuk menghasilkan imej yang tajam pada kadar bingkai yang tinggi dalam gelap. Kami telah membangunkan fotodiod organik yang lutsinar dan sensitif terhadap hijau yang dapat memenuhi keperluan ini.”
Para penyelidik menggambarkan fotodetektor organik baharu dalam jurnal Optica. Mereka juga mencipta sensor pengimejan RGB hibrid dengan menindih fotodetektor organik penyerap hijau lutsinar ke atas fotodiod silikon dengan penapis merah dan biru.
Kyung-Bae Park, ketua bersama pasukan penyelidikan dari Institut Teknologi Lanjutan Samsung (SAIT) di Korea Selatan, berkata: "Terima kasih kepada pengenalan lapisan penimbal organik hibrid, lapisan organik penyerap cahaya hijau selektif yang digunakan dalam sensor imej ini dapat mengurangkan crosstalk antara piksel warna yang berbeza, dan reka bentuk baharu ini boleh menjadikan fotodiod organik berprestasi tinggi sebagai komponen utama modul pengimejan dan fotosensor untuk pelbagai aplikasi."
Pengesan foto organik yang lebih praktikal
Kebanyakan bahan organik tidak sesuai untuk pengeluaran besar-besaran kerana sensitivitinya terhadap suhu. Bahan tersebut sama ada tidak dapat menahan suhu tinggi yang digunakan untuk rawatan selepas rawatan atau menjadi tidak stabil apabila digunakan pada suhu sederhana untuk jangka masa yang lama. Bagi mengatasi cabaran ini, saintis telah menumpukan pada mengubah suai lapisan penimbal fotopengesan untuk meningkatkan kestabilan, kecekapan dan pengesanan. Kebolehkesanan ialah ukuran sejauh mana sensor dapat mengesan isyarat lemah. “Kami memperkenalkan lapisan penimbal hibrid talian kuprum mandian (BCP): C60 sebagai lapisan pengangkutan elektron, yang memberikan fotopengesan organik sifat khas, termasuk kecekapan yang lebih tinggi dan arus gelap yang sangat rendah, yang mengurangkan hingar,” kata Sungjun Park. Fotopengesan boleh diletakkan pada fotodiod silikon dengan penapis merah dan biru untuk mencipta sensor imej hibrid.
Para penyelidik menunjukkan bahawa fotodetektor baharu mempamerkan kadar pengesanan yang setanding dengan fotodiod silikon konvensional. Pengesan beroperasi secara stabil selama 2 jam pada suhu melebihi 150 °C dan menunjukkan kestabilan operasi jangka panjang selama 30 hari pada 85 °C. Fotodetektor ini juga menunjukkan prestasi warna yang baik.
Seterusnya, mereka merancang untuk menyesuaikan pengesan foto dan sensor imej hibrid baharu untuk pelbagai aplikasi, seperti sensor mudah alih dan boleh pakai (termasuk sensor imej CMOS), sensor jarak dan peranti cap jari pada paparan.
Masa siaran: 07-Julai-2023