Inspiré des yeux des mammifères, Les ingénieurs électriciens de l'Université du Wisconsin-Madison ont créé le plus rapide, phototransistor au silicium flexible le plus réactif jamais conçu.

Le phototransistor innovant pourrait améliorer les performances d'une myriade de produits, allant des appareils photo numériques, des lunettes de vision nocturne et des détecteurs de fumée aux systèmes de surveillance et aux satellites, qui reposent sur des capteurs de lumière électroniques. Intégré dans un objectif d'appareil photo numérique, par exemple, cela pourrait réduire l'encombrement et augmenter à la fois la vitesse d'acquisition et la qualité de la vidéo ou des photos.

Développé par les collaborateurs de UW-Madison Zhenqiang "Jack" Ma, professeur de génie électrique et informatique, et chercheur Jung-Hun Seo, le phototransistor haute performance dépasse de loin tous les paramètres de phototransistor flexibles précédents, y compris la sensibilité et le temps de réponse.

Les chercheurs ont publié les détails de leur avancée cette semaine dans le journal Matériaux optiques avancés .

Comme des yeux humains, les phototransistors détectent et collectent essentiellement la lumière, puis convertissez cette lumière en une charge électrique proportionnelle à son intensité et à sa longueur d'onde. Dans le cas de nos yeux, les impulsions électriques transmettent l'image au cerveau. Dans un appareil photo numérique, cette charge électrique devient la longue chaîne de 1 et de 0 qui créent l'image numérique.

Alors que de nombreux phototransistors sont fabriqués sur des surfaces rigides, et sont donc plats, Ma et Seo sont flexibles, ce qui signifie qu'ils imitent plus facilement le comportement des yeux des mammifères.

"Nous pouvons en fait donner à la courbe la forme que nous aimons pour l'adapter au système optique, " dit Maman. " Actuellement, il n'y a pas de moyen facile de le faire."

Un aspect important du succès des nouveaux phototransistors est la méthode de fabrication innovante « flip-transfert » des chercheurs, dans lequel leur dernière étape consiste à inverser le phototransistor fini sur un substrat en plastique. À ce moment, une couche métallique réfléchissante est sur le fond.

"Dans cette structure, contrairement à d'autres photodétecteurs, l'absorption de la lumière dans une couche de silicium ultrafine peut être beaucoup plus efficace car la lumière n'est bloquée par aucune couche métallique ou d'autres matériaux, " dit Maman.

Les chercheurs ont également placé des électrodes sous la couche de nanomembrane de silicium ultrafine du phototransistor. La couche métallique et les électrodes agissent chacune comme des réflecteurs et améliorent l'absorption de la lumière sans avoir besoin d'un amplificateur externe.

"Il y a une capacité intégrée pour détecter une lumière faible, " dit Maman.

Finalement, les nouveaux phototransistors ouvrent la porte du possible, il dit.

« Cette démonstration montre un grand potentiel dans les systèmes de photodétection performants et flexibles, " dit Maman, dont le travail a été soutenu par l'US Air Force. "Il montre les capacités de photodétection à haute sensibilité et des performances stables dans des conditions de flexion, qui n'ont jamais été atteints en même temps."