תוצאות המחקר העדכניות ביותר של גלאי פוטו אורגניים

חוקרים פיתחו והדגימו גלאי פוטו אורגניים שקופים שסופגים אור ירוק חדש, רגישים מאוד ותואמים לשיטות ייצור CMOS. שילוב גלאי הצילום החדשים הללו בחיישני תמונה היברידיים מסיליקון עשוי להיות שימושי עבור יישומים רבים. יישומים אלה כוללים ניטור דופק מבוסס אור, זיהוי טביעות אצבע והתקנים המזהים נוכחות של עצמים קרובים.

בין אם משתמשים בסמארטפונים או במצלמות מדעיות, רוב חיישני ההדמיה כיום מבוססים על טכנולוגיית CMOS וגלאי צילום אנאורגניים הממירים אותות אור לאותות חשמליים. למרות שפוטו-גלאי העשויים מחומרים אורגניים מושכים תשומת לב מכיוון שהם יכולים לעזור לשפר את הרגישות, עד כה הוכיח את עצמו כקשה לייצר גלאי פוטו אורגניים בעלי ביצועים גבוהים.

חוקר מוביל משותף Sungjun Park, מאוניברסיטת Ajou בדרום קוריאה, אמר: "שילוב גלאי צילום אורגניים בחיישני תמונה CMOS בייצור המוני דורש בולמי אור אורגניים שקל לייצור בקנה מידה גדול ומסוגלים לזיהוי תמונה חיה כדי לייצר תמונות חדות בקצבי פריימים גבוהים בחושך. פיתחנו פוטו-דיודות אורגניות שקופות ורגישות לירוק שיכולות לעמוד בדרישות הללו".

החוקרים מתארים את גלאי הצילום האורגני החדש בכתב העת Optica. הם גם יצרו חיישן הדמיה RGB היברידי על ידי הצבת גלאי פוטו אורגני סופג ירוק שקוף על פוטודיודת סיליקון עם מסננים אדומים וכחולים.

Kyung-Bae Park, מנהיג שותף של צוות המחקר מהמכון הטכנולוגי המתקדם של סמסונג (SAIT) בדרום קוריאה, אמר: "הודות להכנסת שכבת חיץ אורגנית היברידית, נעשה שימוש בשכבה האורגנית סופגת האור הירוק. בחיישני תמונה אלה מפחית במידה ניכרת את ההצלבה בין פיקסלים צבעוניים שונים, והעיצוב החדש הזה עשוי להפוך את הדיודות האורגניות בעלות ביצועים גבוהים למרכיב עיקרי של מודולי הדמיה וחיישני פוטו עבור מגוון יישומים."

גלאי צילום אורגניים פרקטיים יותר

רוב החומרים האורגניים אינם מתאימים לייצור המוני בשל רגישותם לטמפרטורה. הם לא יכולים לעמוד בטמפרטורות הגבוהות המשמשות לאחר הטיפול או הופכים לא יציבים כאשר משתמשים בהם בטמפרטורות מתונות לפרקי זמן ארוכים. כדי להתגבר על אתגר זה, מדענים התמקדו בשינוי שכבת החיץ של הפוטו-גלאי כדי לשפר את היציבות, היעילות והזיהוי. יכולת זיהוי היא מדד של עד כמה חיישן יכול לזהות אותות חלשים. "הצגנו קו נחושת אמבטיה (BCP): שכבת חיץ היברידית C60 כשכבת הובלת האלקטרונים, המעניקה לפוטו-גלאי האורגני תכונות מיוחדות, כולל יעילות גבוהה יותר וזרם כהה נמוך במיוחד, שמפחית רעש", אומר Sungjun Park. ניתן למקם את הפוטו-גלאי על פוטודיודת סיליקון עם פילטרים אדומים וכחולים ליצירת חיישן תמונה היברידי.

החוקרים מראים כי הפוטו-גלאי החדש מציג שיעורי זיהוי דומים לאלו של פוטו-דיודות סיליקון קונבנציונליות. הגלאי פעל ביציבות במשך שעתיים בטמפרטורות מעל 150 מעלות צלזיוס והראה יציבות תפעולית ארוכת טווח למשך 30 יום ב-85 מעלות צלזיוס. גלאי צילום אלה מציגים גם ביצועי צבע טובים.

בשלב הבא, הם מתכננים להתאים אישית גלאי צילום וחיישני תמונה היברידיים עבור מגוון יישומים, כגון חיישנים ניידים ולבישים (כולל חיישני תמונה CMOS), חיישני קרבה ומכשירי טביעת אצבע על צגים.