أجهزة كشف ضوئية عضوية عالية الحساسية وقابلة للإنتاج بالجملة لأجهزة الاستشعار الطبية
قام الباحثون بتصنيع أجهزة كشف ضوئية عضوية شفافة تمتص الخضراء شديدة الحساسية ومتوافقة مع طرق تصنيع CMOS.
لقد قاموا بدمج أحد أجهزة الكشف الضوئي العضوية الخضراء هذه مع الثنائي الضوئي السيليكوني مع مرشحات حمراء وزرقاء لإنشاء مستشعر تصوير RGB هجين من السيليكون العضوي. الائتمان: Sungjun Park ، جامعة Ajou
قد تكون أجهزة الكشف الضوئية الجديدة التي تمتص الضوء الأخضر مفيدة لأجهزة الاستشعار الطبية والتعرف على بصمات الأصابع وغير ذلك.
تم تطوير وإثبات أجهزة كشف ضوئية عضوية شفافة جديدة تمتص الضوء الأخضر وتكون شديدة الحساسية ومتوافقة مع طرق تصنيع CMOS.
قد يكون دمج أجهزة الكشف الضوئية الجديدة هذه في مستشعرات الصور الهجينة من السيليكون العضوي مفيدًا للعديد من التطبيقات.
يتضمن ذلك مراقبة معدل ضربات القلب باستخدام الضوء، والتعرف على بصمات الأصابع، والأجهزة التي تكتشف وجود الأشياء القريبة.
سواء تم استخدامها في الكاميرات العلمية أو الهواتف الذكية، فإن معظم مستشعرات التصوير اليوم تعتمد على تقنية CMOS وأجهزة الكشف الضوئي غير العضوية التي تحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية.
على الرغم من أن أجهزة الكشف الضوئية المصنوعة من المواد العضوية تجذب الانتباه لأنها يمكن أن تساعد في زيادة الحساسية، على سبيل المثال، فقد ثبت حتى الآن صعوبة تصنيع أجهزة كشف ضوئية عضوية عالية الأداء.
قال Sungjun Park من Sungjun Park: “لكي يتم دمج أجهزة الكشف الضوئية العضوية في مستشعرات صور CMOS ذات الإنتاج الضخم، فإن ماصات الضوء العضوية التي يسهل تصنيعها على نطاقات كبيرة ويمكنها تحقيق التعرف على الصور الزاهية وإنتاج صور مميزة في الظلام بمعدل إطارات مرتفع” جامعة Ajou في جمهورية كوريا، الذي شارك في قيادة فريق البحث. “لقد طورنا صمامات ثنائية ضوئية عضوية شفافة حساسة للبيئة يمكنها تلبية هذه المتطلبات.”
وصف الباحثون أجهزة الكشف الضوئية العضوية الجديدة اليوم (25 أغسطس 2022) في مجلة Optica للنشر المتخصصة في الأبحاث عالية التأثير.
قاموا أيضًا بإنشاء مستشعر تصوير هجين RGB عن طريق تراكب كاشف ضوئي عضوي شفاف ممتص للأخضر على ثنائي ضوئي من السيليكون مع مرشحات حمراء وزرقاء.
قال قائد فريق البحث المشارك Kyung-Bae Park من معهد Samsung Advanced Institute: “إن الطبقة العضوية التي تمتص الضوء الخضراء الانتقائية المستخدمة في مستشعرات الصور هذه قللت إلى حد كبير من التشويش بين وحدات البكسل الملونة المختلفة بفضل إدخال طبقة عازلة عضوية مختلطة”.
للتكنولوجيا (SAIT) في جمهورية كوريا. “يمكن أن يسمح هذا التصميم الجديد للديودات الضوئية العضوية عالية الأداء بأن تصبح المكون الرئيسي لوحدات التصوير وأجهزة الاستشعار الإلكترونية الضوئية المستخدمة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.”
أجهزة كشف ضوئية عضوية أكثر عملية
معظم المواد العضوية ليست مناسبة للإنتاج بالجملة بسبب حساسية درجة الحرارة. إما أنها لا تستطيع تحمل درجات الحرارة المرتفعة المستخدمة في المعالجة اللاحقة أو أنها تصبح غير مستقرة أثناء الاستخدام لفترة طويلة في درجات حرارة معتدلة.
للتغلب على هذا التحدي، ركز العلماء على تعديل الطبقة العازلة للكاشف الضوئي لتحسين الاستقرار والكفاءة والاكتشاف. الاكتشاف هو مقياس لمدى قدرة المستشعر على اكتشاف الإشارات الضعيفة.
قال Sungjun Park: “لقد أدخلنا Bathocuproine (BCP): طبقة عازلة مختلطة C60 كطبقة لنقل الإلكترون”.
“أعطى هذا أجهزة الكشف الضوئي العضوية خصائص استثنائية، بما في ذلك الكفاءة العالية والتيار المظلم المنخفض للغاية، مما يقلل من الضوضاء.”
يمكن وضع جهاز الكشف الضوئي هذا على ديود ضوئي من السيليكون مع مرشحات حمراء وزرقاء لإنشاء مستشعر صورة هجين.
أظهر الباحثون أن أجهزة الكشف الضوئية الجديدة أظهرت قابلية كشف قابلة للمقارنة مع تلك الموجودة في الثنائيات الضوئية السيليكونية التقليدية.
عملت الكواشف بثبات تحت درجات حرارة أعلى من 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) لمدة ساعتين وأظهرت استقرارًا تشغيليًا طويل المدى عند 85 درجة مئوية (185 درجة فهرنهايت) لمدة 30 يومًا.
أظهرت أجهزة الكشف الضوئي أيضًا تعبيرًا جيدًا عن اللون.
بعد ذلك، يخططون لتصميم أجهزة الكشف الضوئية الجديدة ومستشعرات الصور الهجينة لاستخدامها في تطبيقات مختلفة مثل أجهزة الاستشعار المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء (بما في ذلك مستشعرات صورة CMOS)، ومستشعرات التقارب، وأجهزة بصمات الأصابع على الشاشة.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
