Pesquisadores desenvolveram e demonstraram novos fotodetectores orgânicos transparentes de absorção de 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 silício orgânico pode ser útil para aplicações como monitoramento de frequência cardíaca baseado em luz, reconhecimento de impressões digitais e dispositivos que detectam a presença de objetos próximos.
Seja usado em smartphones ou câmeras científicas, a maioria dos sensores de imagem atuais são baseados na tecnologia CMOS e 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 aumentar a sensibilidade, por exemplo, provou-se difícil fabricar fotodetectores orgânicos de alto desempenho.

“Para que fotodetectores orgânicos sejam incorporados em sensores de imagem CMOS produzidos em massa, são necessários absorvedores de luz orgânicos que são fáceis de fabricar em grandes escalas e podem realizar o reconhecimento de imagens vívidas e produzir imagens distintas no escuro com uma alta taxa de quadros”, disse Sungjun Park, da Ajou University na República da Coreia, que co-liderou a equipe de pesquisa. "Desenvolvemos fotodiodos orgânicos transparentes sensíveis ao verde que podem atender a esses requisitos".

Os pesquisadores descrevem os novos fotodetectores orgânicos na Optica Diário. Eles também criaram um sensor de imagem RGB híbrido sobrepondo o fotodetector orgânico transparente de absorção de verde em um fotodiodo de silício com filtros vermelho e azul.

“A camada orgânica de absorção de luz seletiva verde usada nesses sensores de imagem reduziu consideravelmente a diafonia entre os diferentes pixels coloridos, graças à introdução de uma camada de buffer orgânica mista”, disse o co-líder da equipe de pesquisa Kyung-Bae Park, do Samsung Advanced Institute. de Tecnologia (SAIT) na República da Coreia. “Este novo design pode permitir que fotodiodos orgânicos de alto desempenho se tornem o principal componente para módulos de imagem e sensores optoeletrônicos usados ​​em uma variedade de aplicações”.

Fotodetectores orgânicos mais práticos

A maioria dos materiais orgânicos não são adequados para produção em massa porque não podem suportar as altas temperaturas usadas para pós-processamento ou se tornam instáveis ​​durante o uso prolongado em temperaturas moderadas. Para superar esse desafio, os pesquisadores se concentraram em modificar a camada de buffer do fotodetector para melhorar a estabilidade, eficiência e detectabilidade. A detectividade é uma medida de quão bem um sensor pode detectar sinais fracos. "Nós introduzimos uma camada de buffer misto de batocuproína (BCP):C60 como uma camada de transporte de elétrons", disse Sungjun Park. “Isso deu aos fotodetectores orgânicos características excepcionais, incluindo maior eficiência e uma corrente escura extremamente baixa, o que reduz o ruído”. Este fotodetector pode ser colocado em um fotodiodo de silício com filtros vermelho e azul para criar um sensor de imagem híbrido.

Os pesquisadores mostraram que os novos fotodetectores exibiam uma detectividade comparável à dos fotodiodos convencionais de silício. The detectors operated stably under temperatures above 150 °C for 2 hours and showed long-term operational stability at 85 °C for 30 days. The photodetectors also exhibited good color expression.

Next, they plan to tailor the new photodetectors and hybrid image sensor for use in various applications such as mobile and wearable sensors (including CMOS image sensors), proximity sensors and fingerprint-on-display devices. + Explorar mais

Reducing traps increases performance of organic photodetectors