Para peneliti telah mengembangkan dan mendemonstrasikan fotodetektor organik transparan penyerap cahaya hijau baru yang sangat sensitif dan kompatibel dengan metode manufaktur CMOS. Pengintegrasian fotodetektor baru ini ke dalam sensor gambar hibrida silikon dapat bermanfaat untuk berbagai aplikasi. Aplikasi ini mencakup pemantauan detak jantung berbasis cahaya, pengenalan sidik jari, dan perangkat yang mendeteksi keberadaan objek di sekitar.
Baik digunakan pada ponsel pintar maupun kamera ilmiah, sebagian besar sensor pencitraan saat ini berbasis teknologi CMOS dan fotodetektor anorganik yang mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik. Meskipun fotodetektor yang terbuat dari bahan organik menarik perhatian karena dapat membantu meningkatkan sensitivitas, sejauh ini terbukti sulit untuk memproduksi fotodetektor organik berkinerja tinggi.
Peneliti utama Sungjun Park, dari Universitas Ajou di Korea Selatan, mengatakan: “Menggabungkan fotodetektor organik ke dalam sensor gambar CMOS yang diproduksi secara massal membutuhkan penyerap cahaya organik yang mudah diproduksi dalam skala besar dan mampu mengenali gambar secara jelas untuk menghasilkan gambar tajam pada frame rate tinggi dalam gelap. Kami telah mengembangkan fotodioda organik transparan dan sensitif terhadap warna hijau yang dapat memenuhi persyaratan ini.”
Para peneliti memaparkan fotodetektor organik baru ini dalam jurnal Optica. Mereka juga menciptakan sensor pencitraan RGB hibrida dengan menumpangkan fotodetektor organik penyerap warna hijau transparan ke fotodioda silikon dengan filter merah dan biru.
Kyung-Bae Park, salah satu pemimpin tim peneliti dari Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) di Korea Selatan, mengatakan: “Berkat pengenalan lapisan penyangga organik hibrida, lapisan organik penyerap cahaya selektif hijau yang digunakan dalam sensor gambar ini secara signifikan mengurangi crosstalk antara piksel warna yang berbeda, dan desain baru ini dapat menjadikan fotodioda organik berkinerja tinggi sebagai komponen utama modul pencitraan dan fotosensor untuk berbagai aplikasi.”
Fotodetektor organik yang lebih praktis
Sebagian besar material organik tidak cocok untuk produksi massal karena sensitivitasnya terhadap suhu. Material tersebut tidak tahan terhadap suhu tinggi yang digunakan untuk pasca-perlakuan atau menjadi tidak stabil jika digunakan pada suhu sedang dalam jangka waktu lama. Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan berfokus pada modifikasi lapisan penyangga fotodetektor untuk meningkatkan stabilitas, efisiensi, dan deteksi. Detectability merupakan ukuran seberapa baik sensor dapat mendeteksi sinyal lemah. "Kami memperkenalkan lapisan penyangga hibrida bath copper line (BCP): C60 sebagai lapisan transpor elektron, yang memberikan fotodetektor organik sifat-sifat khusus, termasuk efisiensi yang lebih tinggi dan arus gelap yang sangat rendah, yang mengurangi derau," ujar Sungjun Park. Fotodetektor dapat dipasang pada fotodioda silikon dengan filter merah dan biru untuk menghasilkan sensor gambar hibrida.
Para peneliti menunjukkan bahwa fotodetektor baru ini menunjukkan tingkat deteksi yang sebanding dengan fotodioda silikon konvensional. Detektor beroperasi secara stabil selama 2 jam pada suhu di atas 150 °C dan menunjukkan stabilitas operasional jangka panjang selama 30 hari pada suhu 85 °C. Fotodetektor ini juga menunjukkan kinerja warna yang baik.
Selanjutnya, mereka berencana untuk menyesuaikan fotodetektor baru dan sensor gambar hibrid untuk berbagai aplikasi, seperti sensor seluler dan perangkat yang dapat dikenakan (termasuk sensor gambar CMOS), sensor jarak, dan perangkat sidik jari pada layar.
Waktu posting: 07-Jul-2023