Os pesquisadores desenvolveram e demonstraram novos fotodetectores orgânicos transparentes que absorvem luz verde, que são altamente sensíveis e compatíveis com os métodos de fabricação CMOS. A incorporação desses novos fotodetectores em sensores de imagem híbridos de silicone pode ser útil para muitas aplicações. Essas aplicações incluem monitoramento de frequência cardíaca baseado em luz, reconhecimento de impressões digitais e dispositivos que detectam a presença de objetos próximos.
Quer sejam usados em smartphones ou em câmeras científicas, a maioria dos sensores de imagem atuais são baseados na tecnologia CMOS e em fotodetectores inorgânicos que convertem sinais de luz em sinais elétricos. Embora os fotodetectores feitos de materiais orgânicos estejam atraindo a atenção porque podem ajudar a melhorar a sensibilidade, até agora tem sido difícil fabricar fotodetectores orgânicos de alto desempenho.
O co-pesquisador Sungjun Park, da Universidade Ajou na Coreia do Sul, disse: “A incorporação de fotodetectores orgânicos em sensores de imagem CMOS produzidos em massa requer absorvedores de luz orgânicos que sejam fáceis de fabricar em grande escala e capazes de reconhecimento de imagem vívida para produzir imagens nítidas em altas taxas de quadros no escuro. Desenvolvemos fotodiodos orgânicos transparentes e sensíveis ao verde que podem atender a esses requisitos.”
Os pesquisadores descrevem o novo fotodetector orgânico na revista Optica. Eles também criaram um sensor de imagem RGB híbrido sobrepondo um fotodetector orgânico transparente de absorção verde em um fotodiodo de silício com filtros vermelhos e azuis.
Kyung-Bae Park, co-líder da equipe de pesquisa do Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) na Coreia do Sul, disse: “Graças à introdução de uma camada tampão orgânica híbrida, a camada orgânica verde-seletiva de absorção de luz usada nesses sensores de imagem reduz bastante a diafonia entre diferentes pixels de cores, e esse novo design pode tornar os fotodiodos orgânicos de alto desempenho um componente importante dos módulos de imagem e fotossensores para uma variedade de aplicações.”
Fotodetectores orgânicos mais práticos
A maioria dos materiais orgânicos não são adequados para produção em massa devido à sua sensibilidade à temperatura. Eles não suportam as altas temperaturas utilizadas no pós-tratamento ou tornam-se instáveis quando utilizados em temperaturas moderadas por longos períodos de tempo. Para superar esse desafio, os cientistas se concentraram na modificação da camada tampão do fotodetector para melhorar a estabilidade, eficiência e detecção. A detectabilidade é uma medida de quão bem um sensor pode detectar sinais fracos. “Introduzimos uma linha de banho de cobre (BCP): camada tampão híbrida C60 como camada de transporte de elétrons, que confere ao fotodetector orgânico propriedades especiais, incluindo maior eficiência e corrente escura extremamente baixa, o que reduz o ruído”, diz Sungjun Park. O fotodetector pode ser colocado em um fotodiodo de silício com filtros vermelho e azul para criar um sensor de imagem híbrido.
Os pesquisadores mostram que o novo fotodetector apresenta taxas de detecção comparáveis às dos fotodiodos de silício convencionais. O detector operou de forma estável por 2 horas em temperaturas acima de 150 °C e mostrou estabilidade operacional de longo prazo por 30 dias a 85 °C. Esses fotodetectores também apresentam bom desempenho de cores.
Em seguida, eles planejam personalizar novos fotodetectores e sensores de imagem híbridos para uma variedade de aplicações, como sensores móveis e vestíveis (incluindo sensores de imagem CMOS), sensores de proximidade e dispositivos de impressão digital em monitores.
Horário da postagem: 07/07/2023