As ilustrações esquemáticas e o desempenho de um sistema de imagens SWIR baseado em matrizes de imagens lineares usando fotodiodos orgânicos relatados neste trabalho. Crédito:Jornal Chinês de Ciência de Polímeros A demanda por matrizes de plano focal de baixo custo e alta contagem de pixels nos espectros de infravermelho próximo (NIR) e infravermelho de comprimento de onda curto (SWIR) aumentou devido às suas aplicações potenciais em tecnologias baseadas em IA, como identificação facial 3D , realidade aumentada/virtual, robótica e veículos autônomos. Os fotodiodos SWIR tradicionais dependem de germânio cristalino (Ge) ou arsenieto de índio e gálio (InGaAs), que apresentam limitações, incluindo alta corrente escura e processos de fabricação complexos. O advento dos semicondutores orgânicos oferece uma alternativa promissora, com potencial para fabricação mais fácil e propriedades ópticas ajustáveis.
Pesquisadores da Universidade de Tecnologia do Sul da China criaram uma classe de fotodetectores infravermelhos baseados em semicondutores orgânicos preparados para transformar a tecnologia de imagem. Um estudo publicado no Chinese Journal of Polymer Science revela que esses fotodiodos orgânicos podem funcionar em uma ampla gama de comprimentos de onda, do ultravioleta próximo ao infravermelho de comprimento de onda curto, superando os detectores inorgânicos tradicionais.
Utilizando semicondutores poliméricos com bandas estreitas, a equipe criou fotodiodos de película fina capazes de detectar uma ampla gama de comprimentos de onda infravermelhos. Esta nova tecnologia atinge níveis de desempenho que rivalizam com os fotodetectores inorgânicos tradicionais, como aqueles feitos de arseneto de índio e gálio (InGaAs), mas por uma fração do custo.
Os pesquisadores combinaram estratégias de um heteroátomo maior, uma espinha dorsal regio-regular e uma posição de ramificação estendida nas cadeias laterais para desenvolver semicondutores poliméricos com uma resposta espectral que vai do ultravioleta próximo ao infravermelho de comprimento de onda curto.
Os dispositivos resultantes exibiram uma detectividade específica impressionante, atingindo 5,55×10
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Jones a 1,15 μm, competitivo com detectores baseados em InGaAs. Esses fotodetectores orgânicos foram montados em matrizes de imagens de alta densidade de pixels, com a característica única de não exigir padronização em nível de pixel na camada de detecção. Essa abordagem simplifica o processo de fabricação e reduz significativamente os custos.
O professor Fei Huang, um dos principais pesquisadores, disse:"Nosso desenvolvimento de fotodetectores orgânicos marca um passo fundamental em direção à tecnologia de imagem infravermelha econômica e de alto desempenho. Esses dispositivos oferecem uma alternativa flexível e escalável aos fotodiodos inorgânicos tradicionais, com potencial aplicações que vão desde robótica industrial até diagnósticos médicos."
Esses novos fotodetectores orgânicos poderão impactar diversas indústrias. Eles oferecem uma alternativa de baixo custo para sistemas de imagem usados em segurança e vigilância. Além disso, a tecnologia de base orgânica poderia levar a dispositivos de imagiologia médica mais baratos e acessíveis, permitindo uma adoção mais ampla em ambientes de cuidados de saúde. A flexibilidade e escalabilidade destes dispositivos também abrem portas para aplicações inovadoras em inteligência artificial e robótica.
