Phototransistors organiques révolutionnaires : la détection de la lumière redéfinie !

Phototransistors organiques révolutionnaires : la détection de la lumière redéfinie !

Des chercheurs de l'Institut de physique appliquée de la TU Dresden, en coopération avec le Centre de développement technologique du Centre allemand d'astrophysique (DZA) de Görlitz et le TH Mittelhessen, ont développé une technologie révolutionnaire. Ils ont présenté un nouveau phototransistor organique capable de détecter et de stocker efficacement une lumière faible. Ces résultats ont été récemment publiés dans la célèbre revue Nature Photonics, soulignant l'importance et la pertinence de la recherche. Jonas Schröder, premier auteur de l'étude, souligne que les nouveaux capteurs de lumière sont particulièrement compacts et ne nécessitent pas de circuits supplémentaires complexes.

Le mécanisme de stockage intégré du phototransistor ouvre de nouvelles applications prometteuses, par exemple dans l'imagerie multispectrale et les systèmes de capteurs économiques. Les photodétecteurs sont des composants clés des technologies modernes, allant des caméras aux systèmes de conduite contrôlés par capteurs en passant par les systèmes de sécurité. L'équipe de recherche a présenté une nouvelle technologie pour les photodétecteurs avec le développement de transistors dits à base perméable organique (OPBT).

Technologie innovante et haute sensibilité

Les OPBT, qui sont des transistors verticaux constitués de semi-conducteurs organiques, se caractérisent par leur efficacité énergétique et leur capacité à être déposés en couche mince. Le Dr Johannes Benduhn, responsable du groupe OSENS, explique que ces transistors peuvent amplifier le signal grâce à un stockage de charge ciblé. La sensibilité des OPBT est remarquable : ils atteignent des réceptivités allant jusqu'à 10⁹A/W, qui dépasse les valeurs des photodétecteurs organiques classiques.

Une autre caractéristique notable de cette technologie est son adaptabilité à différentes longueurs d’onde, notamment la lumière UV et infrarouge. Dans le cadre du projet de validation OPTICUS en cours, la technologie est développée davantage afin d'augmenter la maturité technologique et d'identifier de nouveaux domaines d'application. Le groupe OSENS, composé d'experts en physique, science des matériaux et ingénierie, est implanté au sein de la Chaire d'optoélectronique et joue un rôle central dans ces recherches.

Avantages par rapport aux technologies conventionnelles

Les nouveaux photodétecteurs organiques offrent des avantages significatifs par rapport aux photodétecteurs traditionnels à base de silicium. Ainsi, certains des défis affectant les photodétecteurs organiques conventionnels, tels que le manque de photomultiplication pour la détection de la lumière ultrafine, ont été surmontés dans les OPBT. La photogating dans ces phototransistors représente une méthode efficace pour obtenir un photo-gain significatif.

La production de ces OPBT se fait entièrement par évaporation thermique, ce qui améliore leur capacité à s'intégrer dans les systèmes existants. Ils peuvent également fonctionner à de faibles tensions de fonctionnement allant jusqu'à 2 V et atteindre des vitesses de commutation de près de 100 MHz. Ces propriétés en font des candidats potentiels pour des applications en tant que phototransistors à faible luminosité et dispositifs de stockage de photos.

La recherche sur les photodétecteurs organiques est un domaine en pleine croissance dans lequel les nouveaux matériaux et architectures de dispositifs font l'objet d'une attention constante. De plus, l’intégration dans un spectromètre proche infrarouge de la taille d’un centimètre a donné des résultats prometteurs. Avec les progrès continus dans ce domaine, la détection précise de la lumière jouera un rôle central dans les futurs développements technologiques.