أحدث نتائج الأبحاث لأجهزة الكشف الضوئية العضوية

قام الباحثون بتطوير وعرض أجهزة كشف ضوئية عضوية شفافة جديدة تمتص الضوء الأخضر، وهي حساسة للغاية ومتوافقة مع طرق تصنيع CMOS. قد يكون دمج هذه الكاشفات الضوئية الجديدة في مستشعرات الصور الهجينة المصنوعة من السيليكون مفيدًا للعديد من التطبيقات. تتضمن هذه التطبيقات مراقبة معدل ضربات القلب بالاعتماد على الضوء، والتعرف على بصمات الأصابع، والأجهزة التي تكتشف وجود الأجسام القريبة.

سواء تم استخدامها في الهواتف الذكية أو الكاميرات العلمية، تعتمد معظم مستشعرات التصوير اليوم على تقنية CMOS وأجهزة الكشف الضوئي غير العضوية التي تحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. على الرغم من أن أجهزة الكشف الضوئي المصنوعة من مواد عضوية تجذب الانتباه لأنها يمكن أن تساعد في تحسين الحساسية، فقد ثبت حتى الآن أنه من الصعب تصنيع أجهزة كشف ضوئي عضوية عالية الأداء.

وقال الباحث المشارك سونغجون بارك، من جامعة آجو في كوريا الجنوبية: "إن دمج أجهزة الكشف الضوئية العضوية في أجهزة استشعار صور CMOS المنتجة بكميات كبيرة يتطلب امتصاص الضوء العضوي الذي يسهل تصنيعه على نطاق واسع وقادر على التعرف على الصور الحية لإنتاج صور حادة". بمعدلات إطارات عالية في الظلام. لقد قمنا بتطوير ثنائيات ضوئية عضوية شفافة وحساسة للأخضر يمكنها تلبية هذه المتطلبات.

يصف الباحثون الكاشف الضوئي العضوي الجديد في مجلة Optica. لقد قاموا أيضًا بإنشاء مستشعر تصوير RGB هجين من خلال تركيب كاشف ضوئي عضوي شفاف ممتص للأخضر على ثنائي ضوئي من السيليكون مع مرشحات حمراء وزرقاء.

وقال كيونج باي بارك، الرئيس المشارك لفريق البحث من معهد سامسونج المتقدم للتكنولوجيا (SAIT) في كوريا الجنوبية: “بفضل إدخال طبقة عازلة عضوية هجينة، تم استخدام الطبقة العضوية الانتقائية الخضراء الممتصة للضوء”. في مستشعرات الصور هذه يقلل بشكل كبير من التداخل بين وحدات البكسل الملونة المختلفة، وهذا التصميم الجديد يمكن أن يجعل الثنائيات الضوئية العضوية عالية الأداء مكونًا رئيسيًا في وحدات التصوير وأجهزة الاستشعار الضوئي لمجموعة متنوعة من التطبيقات.

المزيد من أجهزة الكشف الضوئية العضوية العملية

معظم المواد العضوية ليست مناسبة للإنتاج الضخم بسبب حساسيتها لدرجة الحرارة. فهي إما لا تستطيع تحمل درجات الحرارة المرتفعة المستخدمة في مرحلة ما بعد العلاج أو تصبح غير مستقرة عند استخدامها في درجات حرارة معتدلة لفترات طويلة من الزمن. للتغلب على هذا التحدي، ركز العلماء على تعديل الطبقة العازلة للكاشف الضوئي لتحسين الاستقرار والكفاءة والكشف. قابلية الاكتشاف هي مقياس لمدى قدرة المستشعر على اكتشاف الإشارات الضعيفة. يقول سونغ جون بارك: "لقد قدمنا ​​خط حمام النحاس (BCP): طبقة عازلة هجينة C60 كطبقة نقل الإلكترون، والتي تمنح الكاشف الضوئي العضوي خصائص خاصة، بما في ذلك كفاءة أعلى وتيار داكن منخفض للغاية، مما يقلل من الضوضاء". يمكن وضع الكاشف الضوئي على ثنائي ضوئي من السيليكون مزود بمرشحات حمراء وزرقاء لإنشاء مستشعر صورة هجين.

أظهر الباحثون أن الكاشف الضوئي الجديد يُظهر معدلات اكتشاف مماثلة لتلك الخاصة بثنائيات السيليكون الضوئية التقليدية. عمل الكاشف بثبات لمدة ساعتين عند درجات حرارة أعلى من 150 درجة مئوية وأظهر استقرارًا تشغيليًا طويل المدى لمدة 30 يومًا عند درجة حرارة 85 درجة مئوية. تُظهر أجهزة الكشف الضوئي هذه أيضًا أداءً جيدًا للألوان.

بعد ذلك، يخططون لتخصيص أجهزة كشف ضوئي جديدة وأجهزة استشعار صور هجينة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل أجهزة الاستشعار المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء (بما في ذلك أجهزة استشعار الصور CMOS)، وأجهزة استشعار القرب، وأجهزة بصمات الأصابع على شاشات العرض.