תוצאות המחקר האחרונות של גלאי פוטו אורגניים

חוקרים פיתחו והדגימו גלאי פוטו אורגניים שקופים חדשים הסופגים אור ירוק, בעלי רגישות גבוהה ותואמים לשיטות ייצור CMOS. שילוב גלאי פוטו חדשים אלה בחיישני תמונה היברידיים מסיליקון יכול להיות שימושי עבור יישומים רבים. יישומים אלה כוללים ניטור קצב לב מבוסס אור, זיהוי טביעות אצבע ומכשירים המזהים נוכחות של עצמים בקרבת מקום.

בין אם הם משמשים בסמארטפונים או במצלמות מדעיות, רוב חיישני ההדמיה כיום מבוססים על טכנולוגיית CMOS וגלאי אורגניים הממירים אותות אור לאותות חשמליים. למרות שגלאי אורגניים העשויים מחומרים אורגניים מושכים תשומת לב משום שהם יכולים לסייע בשיפור הרגישות, עד כה הוכח שקשה לייצר גלאי אורגניים בעלי ביצועים גבוהים.

החוקר הראשי השותף סונג'ון פארק, מאוניברסיטת אג'ו בדרום קוריאה, אמר: "שילוב גלאי אור אורגניים בחיישני תמונה CMOS המיוצרים בייצור המוני דורש בולמי אור אורגניים שקל לייצר בקנה מידה גדול ומסוגלים לזהות תמונה חיה כדי לייצר תמונות חדות בקצבי פריימים גבוהים בחושך. פיתחנו פוטודיודות אורגניות שקופות ורגישות לירוק שיכולות לעמוד בדרישות אלו."

החוקרים מתארים את גלאי הפוטו-אורגני החדש בכתב העת Optica. הם גם יצרו חיישן הדמיה RGB היברידי על ידי הנחת גלאי פוטו-אורגני שקוף וסופג ירוק על גבי פוטודיודה מסיליקון עם מסננים אדומים וכחולים.

קיונג-בה פארק, מנהיג שותף של צוות המחקר ממכון הטכנולוגיה המתקדם של סמסונג (SAIT) בדרום קוריאה, אמר: "הודות להכנסת שכבת חיץ אורגנית היברידית, השכבה האורגנית הסופגת אור ירוק-סלקטיבית המשמשת בחיישני תמונה אלה מפחיתה מאוד את הצלבה בין פיקסלים בצבעים שונים, ועיצוב חדש זה יכול להפוך פוטודיודות אורגניות בעלות ביצועים גבוהים למרכיב עיקרי במודולי הדמיה וחיישני פוטו עבור מגוון יישומים."

גלאי פוטו אורגניים פרקטיים יותר

רוב החומרים האורגניים אינם מתאימים לייצור המוני בשל רגישותם לטמפרטורה. הם אינם יכולים לעמוד בטמפרטורות הגבוהות המשמשות לטיפול לאחר הצילום, או הופכים לא יציבים כאשר משתמשים בהם בטמפרטורות מתונות למשך תקופות ארוכות. כדי להתגבר על אתגר זה, מדענים התמקדו בשינוי שכבת החיץ של גלאי הפוטואלקטרי כדי לשפר את היציבות, היעילות והגילוי. יכולת הגילוי היא מדד לאופן שבו חיישן יכול לזהות אותות חלשים. "הצגנו שכבת חיץ היברידית מסוג BCP (Bady Copper Line): C60 כשכבת הולכת אלקטרונים, מה שמעניק לגלאי הפוטואלקטרי האורגני תכונות מיוחדות, כולל יעילות גבוהה יותר וזרם חושך נמוך במיוחד, מה שמפחית רעש", אומר סונג'ון פארק. ניתן להניח את גלאי הפוטואלקטרי על פוטודיודה מסיליקון עם מסננים אדומים וכחולים כדי ליצור חיישן תמונה היברידי.

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

בשלב הבא, הם מתכננים להתאים אישית גלאי אור חדשים וחיישני תמונה היברידיים למגוון יישומים, כגון חיישנים ניידים ולבישים (כולל חיישני תמונה CMOS), חיישני קרבה והתקני טביעות אצבע על גבי צגים.