Para peneliti telah mengembangkan dan mendemonstrasikan fotodetektor organik transparan penyerap cahaya hijau baru yang sangat sensitif dan kompatibel dengan metode produksi CMOS. Memasukkan fotodetektor baru ini ke dalam sensor gambar hibrid silikon dapat berguna untuk banyak aplikasi. Aplikasi ini meliputi pemantauan detak jantung berbasis cahaya, pengenalan sidik jari, dan perangkat yang mendeteksi keberadaan objek di dekatnya.
Baik digunakan di telepon pintar maupun kamera ilmiah, sebagian besar sensor pencitraan saat ini berbasis pada 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: “Memasukkan fotodetektor organik ke dalam sensor gambar CMOS yang diproduksi secara massal memerlukan penyerap cahaya organik yang mudah diproduksi dalam skala besar dan mampu mengenali gambar dengan jelas untuk menghasilkan gambar tajam pada frame rate tinggi dalam gelap. Kami telah mengembangkan fotodioda organik yang transparan dan peka terhadap warna hijau yang dapat memenuhi persyaratan ini.”
Para peneliti mendeskripsikan fotodetektor organik baru tersebut dalam jurnal Optica. Mereka juga menciptakan sensor pencitraan RGB hibrida dengan melapiskan 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 bahan organik tidak cocok untuk produksi massal karena sensitivitasnya terhadap suhu. Bahan-bahan tersebut tidak dapat menahan suhu tinggi yang digunakan untuk pasca-perlakuan atau menjadi tidak stabil saat digunakan pada suhu sedang untuk jangka waktu yang lama. Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan telah berfokus pada modifikasi lapisan penyangga fotodetektor untuk meningkatkan stabilitas, efisiensi, dan deteksi. Detectability adalah ukuran seberapa baik sensor dapat mendeteksi sinyal lemah. “Kami memperkenalkan lapisan penyangga hibrida bath copper line (BCP): C60 sebagai lapisan transpor elektron, yang memberikan sifat khusus pada fotodetektor organik, termasuk efisiensi yang lebih tinggi dan arus gelap yang sangat rendah, yang mengurangi noise,” kata Sungjun Park. Fotodetektor dapat ditempatkan pada fotodioda silikon dengan filter merah dan biru untuk membuat 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 dan sensor gambar hibrid baru untuk berbagai aplikasi, seperti sensor seluler dan yang dapat dikenakan (termasuk sensor gambar CMOS), sensor jarak, dan perangkat sidik jari pada layar.
Waktu posting: 07-Jul-2023