Les chercheurs ont développé et démontré de nouveaux photodétecteurs organiques transparents absorbant la lumière verte qui sont très sensibles et compatibles avec les méthodes de fabrication CMOS. L'intégration de ces nouveaux photodétecteurs dans des capteurs d'image hybrides en silicium organique pourrait être utile pour des applications telles que la surveillance de la fréquence cardiaque basée sur la lumière, la reconnaissance des empreintes digitales et les dispositifs qui détectent la présence d'objets à proximité.

Qu'ils soient utilisés dans les smartphones ou les caméras scientifiques, la plupart des capteurs d'imagerie d'aujourd'hui sont basés sur la technologie CMOS et des photodétecteurs inorganiques qui convertissent les signaux lumineux en signaux électriques. Bien que les photodétecteurs fabriqués à partir de matériaux organiques attirent l'attention car ils peuvent aider à augmenter la sensibilité, par exemple, il s'est avéré difficile de fabriquer des photodétecteurs organiques à hautes performances.

"Pour que les photodétecteurs organiques soient incorporés dans des capteurs d'image CMOS produits en série, il faut des absorbeurs de lumière organiques faciles à fabriquer à grande échelle et capables d'accomplir une reconnaissance d'image vive et de produire des images distinctes dans l'obscurité avec une fréquence d'images élevée", a déclaré Sungjun Park de Ajou University en République de Corée, qui a co-dirigé l'équipe de recherche. "Nous avons développé des photodiodes organiques transparentes sensibles au vert qui peuvent répondre à ces exigences."

Les chercheurs décrivent les nouveaux photodétecteurs organiques d'Optica journal. Ils ont également créé un capteur d'imagerie RVB hybride en superposant le photodétecteur organique transparent absorbant le vert sur une photodiode en silicium avec des filtres rouge et bleu.

"La couche organique absorbant la lumière verte sélective utilisée dans ces capteurs d'image a considérablement réduit la diaphonie entre les différents pixels colorés grâce à l'introduction d'une couche tampon organique mixte", a déclaré le co-chef de l'équipe de recherche Kyung-Bae Park du Samsung Advanced Institute. of Technology (SAIT) en République de Corée. "Cette nouvelle conception pourrait permettre aux photodiodes organiques hautes performances de devenir le composant principal des modules d'imagerie et des capteurs optoélectroniques utilisés dans diverses applications."

Des photodétecteurs organiques plus pratiques

La plupart des matériaux organiques ne conviennent pas à la production de masse car ils ne peuvent pas supporter les températures élevées utilisées pour le post-traitement ou ils deviennent instables lors d'une utilisation prolongée à des températures modérées. Pour surmonter ce défi, les chercheurs se sont concentrés sur la modification de la couche tampon du photodétecteur afin d'améliorer la stabilité, l'efficacité et la détectivité. La détectivité est une mesure de la capacité d'un capteur à détecter des signaux faibles. "Nous avons introduit une couche tampon mixte bathocuproïne (BCP):C60 en tant que couche de transport d'électrons", a déclaré Sungjun Park. "Cela a donné aux photodétecteurs organiques des caractéristiques exceptionnelles, notamment une efficacité plus élevée et un courant d'obscurité extrêmement faible, ce qui réduit le bruit." Ce photodétecteur peut être placé sur une photodiode au silicium avec des filtres rouge et bleu pour créer un capteur d'image hybride.

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. + Explorer plus loin

Reducing traps increases performance of organic photodetectors