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环球观热点:研究人员开发出可用于医疗传感器等领域的有机光电探测器
2022-08-26 09:50:50 cnbeta A | A


(资料图片仅供参考)

研究人员已经开发并展示了新的绿光吸收透明有机光电探测器,它具有高灵敏度并跟CMOS制造方法兼容。将这些新的光电探测器纳入有机-硅混合图像传感器可能对许多应用有用。这些应用包括基于光的心率监测、指纹识别及检测附近物体存在的设备。

无论是用于科学相机还是智能手机,今天的大多数成像传感器都是基于CMOS技术和无机光电探测器将光信号转换成电信号。尽管由有机材料制成的光电探测器正在吸引人们的注意,因为它们可以帮助提高灵敏度,如到目前为止,事实证明很难制造出高性能的有机光电探测器。

共同领导研究小组、韩国亚洲大学的Sungjun Park说道:“要将有机光电探测器纳入大规模生产的CMOS图像传感器中需要易于大规模制造的有机光吸收剂并能完成生动的图像识别以在黑暗中以高帧率产生清晰的图像。我们开发了透明的绿色敏感的有机光电二极管,可以满足这些要求。”

研究人员于当地时间8月25日在《Optica》上描述了新的有机光电探测器。另外,他们还通过将透明的绿色吸收有机光电探测器叠加到带有红色和蓝色过滤器的硅光电二极管上创造了一个混合的RGB成像传感器。

“由于引入了混合有机缓冲层,这些图像传感器中使用的绿色选择性光吸收有机层大大减少了不同颜色像素之间的串扰,”来自韩国三星高级技术研究所(SAIT)的研究小组共同负责人Kyung-Bae Park说道,“这种新设计可以使高性能的有机光电二极管成为用于各种应用的成像模块和光电传感器的主要部件。”

更加实用的有机光电探测器

大多数有机材料由于对温度敏感而不适合大规模生产。它们要么不能承受用于后处理的高温,要么在中等温度下长期使用时变得不稳定。为了克服这一挑战,科学家们专注于修改光电探测器的缓冲层以提高稳定性、效率和检测性。探测性是衡量一个传感器能够探测到微弱信号的程度。

“我们引入了一个浴铜灵(BCP):C60混合缓冲层作为电子传输层,”Sungjun Park说道,“这使有机光电探测器具有特殊的特性,包括更高的效率和极低的暗电流,从而降低了噪音。”这种光电探测器可以放在带有红色和蓝色过滤器的硅光电二极管上以创建一个混合图像传感器。

研究人员证明,新的光电探测器表现出跟传统硅光电二极管相当的检测率。探测器在150 °C以上的温度下稳定运行2小时,并在85 °C下显示出30天的长期运行稳定性。这些光电探测器还表现出良好的色彩表现力。

下一步,他们计划定制新的光电探测器和混合图像传感器,用于各种应用,如移动和可穿戴传感器、接近传感器和显示器上的指纹装置。

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