Επαναστατικά οργανικά φωτοτρανζίστορ: επαναπροσδιορισμός της ανίχνευσης φωτός!

Επαναστατικά οργανικά φωτοτρανζίστορ: επαναπροσδιορισμός της ανίχνευσης φωτός!

Ερευνητές του Ινστιτούτου Εφαρμοσμένης Φυσικής στο TU Dresden, σε συνεργασία με το Κέντρο Τεχνολογικής Ανάπτυξης στο Γερμανικό Κέντρο Αστροφυσικής (DZA) στο Görlitz και το TH Mittelhessen, ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή τεχνολογία. Παρουσίασαν ένα νέο οργανικό φωτοτρανζίστορ ικανό να ανιχνεύει και να αποθηκεύει αποτελεσματικά το αδύναμο φως. Αυτά τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο φημισμένο περιοδικό Nature Photonics, υπογραμμίζοντας τη σημασία και τη συνάφεια της έρευνας. Ο Jonas Schröder, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, τονίζει ότι οι νέοι αισθητήρες φωτός είναι ιδιαίτερα συμπαγείς και δεν απαιτούν πολύπλοκα πρόσθετα κυκλώματα.

Ο ενσωματωμένος μηχανισμός αποθήκευσης του φωτοτρανζίστορ ανοίγει υποσχόμενες νέες εφαρμογές, για παράδειγμα σε πολυφασματική απεικόνιση και οικονομικά αποδοτικά συστήματα αισθητήρων. Οι φωτοανιχνευτές είναι βασικά στοιχεία στις σύγχρονες τεχνολογίες που κυμαίνονται από κάμερες έως συστήματα οδήγησης ελεγχόμενα από αισθητήρες έως συστήματα ασφαλείας. Η ερευνητική ομάδα παρουσίασε μια νέα τεχνολογία για φωτοανιχνευτές με την ανάπτυξη των λεγόμενων οργανικών διαπερατών τρανζίστορ βάσης (OPBTs).

Καινοτόμος τεχνολογία και υψηλή ευαισθησία

Τα OPBT, τα οποία είναι κατακόρυφα τρανζίστορ κατασκευασμένα από οργανικούς ημιαγωγούς, χαρακτηρίζονται από την ενεργειακή τους απόδοση και την ικανότητά τους να εναποτίθενται λεπτή. Ο Δρ Johannes Benduhn, επικεφαλής της ομάδας OSENS, εξηγεί ότι αυτά τα τρανζίστορ μπορούν να ενισχύσουν το σήμα μέσω στοχευμένης αποθήκευσης φορτίου. Η ευαισθησία των OPBT είναι αξιοσημείωτη: επιτυγχάνουν ευθύνες έως και 10⁹A/W, που υπερβαίνει τις τιμές των συμβατικών οργανικών φωτοανιχνευτών.

Ένα άλλο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι η προσαρμοστικότητά της σε διαφορετικά μήκη κύματος, συμπεριλαμβανομένου του UV και του υπέρυθρου φωτός. Στο τρέχον έργο επικύρωσης OPTICUS, η τεχνολογία αναπτύσσεται περαιτέρω προκειμένου να αυξηθεί η τεχνολογική ωριμότητα και να εντοπιστούν νέα πεδία εφαρμογής. Η ομάδα OSENS, η οποία αποτελείται από ειδικούς στη φυσική, την επιστήμη των υλικών και τη μηχανική, βρίσκεται στην έδρα της Οπτοηλεκτρονικής και διαδραματίζει κεντρικό ρόλο σε αυτήν την έρευνα.

Πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών τεχνολογιών

Οι νέοι οργανικοί φωτοανιχνευτές προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών φωτοανιχνευτών με βάση το πυρίτιο. Έτσι, ορισμένες από τις προκλήσεις που επηρεάζουν τους συμβατικούς οργανικούς φωτοανιχνευτές, όπως η έλλειψη φωτοπολλαπλασιασμού για την ανίχνευση υπερλεπτού φωτός, έχουν ξεπεραστεί στους OPBT. Η φωτοπροστασία σε αυτά τα φωτοτρανζίστορ αντιπροσωπεύει μια αποτελεσματική μέθοδο για την επίτευξη σημαντικού φωτο-κέρδους.

Η παραγωγή αυτών των OPBT γίνεται εξ ολοκλήρου με θερμική εξάτμιση, η οποία βελτιώνει την ικανότητά τους να ενσωματώνονται σε υπάρχοντα συστήματα. Μπορούν επίσης να λειτουργούν σε χαμηλές τάσεις λειτουργίας έως 2 V και να επιτυγχάνουν ταχύτητες μεταγωγής σχεδόν 100 MHz. Αυτές οι ιδιότητες τα καθιστούν πιθανούς υποψηφίους για εφαρμογές όπως φωτοτρανζίστορ χαμηλού φωτισμού και συσκευές αποθήκευσης φωτογραφιών.

Η έρευνα για οργανικούς φωτοανιχνευτές είναι ένας αναπτυσσόμενος τομέας στον οποίο τα νέα υλικά και οι αρχιτεκτονικές συσκευών λαμβάνουν συνεχή προσοχή. Επιπλέον, η ενσωμάτωση σε ένα φασματόμετρο κοντά στο υπέρυθρο μεγέθους εκατοστών έχει δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα. Με συνεχή πρόοδο σε αυτόν τον τομέα, η ακριβής ανίχνευση του φωτός θα διαδραματίσει κεντρικό ρόλο στις μελλοντικές τεχνολογικές εξελίξεις.