Vallankumoukselliset orgaaniset fototransistorit: valontunnistus uusittu!

Vallankumoukselliset orgaaniset fototransistorit: valontunnistus uusittu!

Dresdenin yliopiston sovelletun fysiikan instituutin tutkijat ovat yhteistyössä Görlitzin astrofysiikan keskuksen (DZA) ja TH Mittelhessenin teknologiakehityskeskuksen kanssa kehittäneet uraauurtavan teknologian. He esittelivät uuden orgaanisen fototransistorin, joka pystyy tehokkaasti havaitsemaan ja tallentamaan heikkoa valoa. Nämä tulokset julkaistiin äskettäin tunnetussa Nature Photonics -lehdessä, mikä korostaa tutkimuksen tärkeyttä ja relevanssia. Jonas Schröder, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, korostaa, että uudet valoanturit ovat erityisen kompakteja eivätkä vaadi monimutkaisia ​​lisäpiirejä.

Fototransistorin integroitu tallennusmekanismi avaa lupaavia uusia sovelluksia esimerkiksi monispektrikuvauksessa ja kustannustehokkaissa anturijärjestelmissä. Valoilmaisimet ovat avainkomponentteja nykyaikaisessa tekniikassa kameroista anturiohjattuihin ajojärjestelmiin turvajärjestelmiin. Tutkimusryhmä on esitellyt uuden teknologian valoantureille kehittämällä niin sanottuja orgaanisia läpäiseviä perustransistoreja (OPBT).

Innovatiivinen tekniikka ja korkea herkkyys

OPBT:t, jotka ovat orgaanisista puolijohteista valmistettuja vertikaalisia transistoreja, ovat ominaisia ​​energiatehokkuuteen ja ohueen kerrostukseen. Tohtori Johannes Benduhn, OSENS-ryhmän johtaja, selittää, että nämä transistorit voivat vahvistaa signaalia kohdistetun varausvaraston avulla. OPBT:iden herkkyys on huomattava: niillä saavutetaan jopa 10 herkkyys⁹A/W, joka ylittää tavanomaisten orgaanisten valoilmaisimien arvot.

Toinen tämän tekniikan merkittävä ominaisuus on sen mukautuvuus eri aallonpituuksiin, mukaan lukien UV- ja infrapunavalo. Nykyisessä OPTICUS-validointiprojektissa teknologiaa kehitetään edelleen teknologian kypsyyden lisäämiseksi ja uusien sovellusalueiden tunnistamiseksi. OSENS-ryhmä, joka koostuu fysiikan, materiaalitieteen ja tekniikan asiantuntijoista, sijaitsee Optoelektroniikan katedraalissa ja on keskeisessä roolissa tässä tutkimuksessa.

Edut perinteisiin tekniikoihin verrattuna

Uudet orgaaniset valoilmaisimet tarjoavat merkittäviä etuja perinteisiin piipohjaisiin valodetektoreihin verrattuna. Täten jotkin tavanomaisiin orgaanisiin valodetektoreihin vaikuttavat haasteet, kuten valon monistamisen puute ultraohuen valon havaitsemiseksi, on voitettu OPBT:issä. Näissä fototransistoreissa tapahtuva valohavainnointi on tehokas tapa saavuttaa merkittävä valotehokkuus.

Näiden OPBT:iden tuotanto tapahtuu kokonaan lämpöhaihduttamalla, mikä parantaa niiden kykyä integroida olemassa oleviin järjestelmiin. Ne voivat toimia myös matalilla käyttöjännitteillä jopa 2 V ja saavuttaa lähes 100 MHz:n kytkentänopeudet. Nämä ominaisuudet tekevät niistä mahdollisia ehdokkaita sovelluksiin hämärässä valossa olevina fototransistoreina ja valokuvien tallennuslaitteina.

Orgaanisten valodetektorien tutkimus on kasvava ala, jolla uudet materiaalit ja laitearkkitehtuurit saavat jatkuvaa huomiota. Lisäksi integrointi senttimetrin kokoiseen lähi-infrapunaspektrometriin on osoittanut lupaavia tuloksia. Tämän alan jatkuvan edistymisen myötä valon tarkka havaitseminen on keskeisessä asemassa tulevassa teknologisessa kehityksessä.