Los investigadores han desarrollado y demostrado nuevos fotodetectores orgánicos transparentes que absorben luz verde que son muy sensibles y compatibles con los métodos de fabricación CMOS. La incorporación de estos nuevos fotodetectores en sensores de imagen híbridos de silicio orgánico podría ser útil para aplicaciones como la monitorización del ritmo cardíaco basada en la luz, el reconocimiento de huellas dactilares y dispositivos que detectan la presencia de objetos cercanos.

Ya sea que se utilicen en teléfonos inteligentes o en cámaras científicas, la mayoría de los sensores de imágenes actuales se basan en tecnología CMOS y fotodetectores inorgánicos que convierten las señales de luz en señales eléctricas. Aunque los fotodetectores fabricados con materiales orgánicos están atrayendo la atención porque pueden ayudar a aumentar la sensibilidad, por ejemplo, ha resultado difícil fabricar fotodetectores orgánicos de alto rendimiento.

"Para que los fotodetectores orgánicos se incorporen a los sensores de imagen CMOS producidos en masa, se requieren absorbentes de luz orgánicos que sean fáciles de fabricar a gran escala y que puedan lograr un reconocimiento de imagen vívido y producir imágenes distintas en la oscuridad con una alta velocidad de cuadros", dijo Sungjun Park de Ajou University en la República de Corea, quien codirigió el equipo de investigación. "Desarrollamos fotodiodos orgánicos transparentes sensibles al verde que pueden cumplir con estos requisitos".

Los investigadores describen los nuevos fotodetectores orgánicos en Optica diario. También crearon un sensor de imágenes RGB híbrido al superponer el fotodetector orgánico transparente que absorbe el verde en un fotodiodo de silicio con filtros rojo y azul.

"La capa orgánica absorbente de luz verde selectiva utilizada en estos sensores de imagen redujo considerablemente la diafonía entre los píxeles de diferentes colores gracias a la introducción de una capa intermedia orgánica mixta", dijo el codirector del equipo de investigación, Kyung-Bae Park, del Instituto Avanzado de Samsung. de Tecnología (SAIT) en la República de Corea. "Este nuevo diseño podría permitir que los fotodiodos orgánicos de alto rendimiento se conviertan en el componente principal de los módulos de imágenes y los sensores optoelectrónicos utilizados en una variedad de aplicaciones".

Fotodetectores orgánicos más prácticos

La mayoría de los materiales orgánicos no son adecuados para la producción en masa porque no pueden soportar las altas temperaturas utilizadas para el procesamiento posterior o se vuelven inestables durante el uso prolongado a temperaturas moderadas. Para superar este desafío, los investigadores se centraron en modificar la capa amortiguadora del fotodetector para mejorar la estabilidad, la eficiencia y la detectividad. La detectividad es una medida de qué tan bien un sensor puede detectar señales débiles. "Introdujimos una capa tampón mixta de batocuproína (BCP):C60 como capa de transporte de electrones", dijo Sungjun Park. "Esto le dio a los fotodetectores orgánicos características excepcionales, que incluyen una mayor eficiencia y una corriente oscura extremadamente baja, lo que reduce el ruido". This photodetector can be placed on a silicon photodiode with red and blue filters to create a hybrid image sensor.

The researchers showed that the new photodetectors exhibited a detectivity comparable to those of conventional silicon photodiodes. 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. + Explora más

Reducing traps increases performance of organic photodetectors