Forradalmi szerves fototranzisztorok: újradefiniált a fényérzékelés!

Forradalmi szerves fototranzisztorok: újradefiniált a fényérzékelés!

A drezdai TU Alkalmazott Fizikai Intézetének kutatói a Görlitzben található Német Asztrofizikai Központ (DZA) Technológiai Fejlesztési Központjával és a TH Mittelhessen-vel együttműködve úttörő technológiát fejlesztettek ki. Bemutattak egy új szerves fototranzisztort, amely képes hatékonyan észlelni és tárolni a gyenge fényt. Ezeket az eredményeket a közelmúltban tették közzé a neves Nature Photonics folyóiratban, hangsúlyozva a kutatás fontosságát és relevanciáját. Jonas Schröder, a tanulmány első szerzője hangsúlyozza, hogy az új fényérzékelők különösen kompaktak, és nem igényelnek bonyolult kiegészítő áramköröket.

A fototranzisztor integrált tárolómechanizmusa ígéretes új alkalmazásokat nyit meg, például a multispektrális képalkotásban és a költséghatékony érzékelőrendszerekben. A fotodetektorok kulcsfontosságú alkotóelemei a modern technológiáknak, a kameráktól az érzékelővel vezérelt vezetési rendszereken át a biztonsági rendszerekig. A kutatócsoport új technológiát mutatott be a fotodetektorok számára az úgynevezett szerves áteresztő bázistranzisztorok (OPBT) kifejlesztésével.

Innovatív technológia és nagy érzékenység

Az OPBT-ket, amelyek szerves félvezetőkből készült függőleges tranzisztorok, energiahatékonyságuk és vékony lerakódási képességük jellemzi. Dr. Johannes Benduhn, az OSENS csoport vezetője elmagyarázza, hogy ezek a tranzisztorok célzott töltéstároláson keresztül képesek felerősíteni a jelet. Az OPBT-k érzékenysége figyelemre méltó: akár 10-es érzékenységet is elérnek.⁹A/W, ami meghaladja a hagyományos szerves fotodetektorok értékeit.

Ennek a technológiának egy másik figyelemreméltó tulajdonsága, hogy képes alkalmazkodni a különböző hullámhosszokhoz, beleértve az UV- és infravörös fényt is. A jelenlegi OPTICUS validációs projektben a technológia továbbfejlesztése folyik a technológiai érettség növelése és az új alkalmazási területek azonosítása érdekében. A fizika, anyagtudomány és mérnöki szakértőkből álló OSENS csoport az Optoelektronika Tanszéken található, és központi szerepet játszik ebben a kutatásban.

Előnyök a hagyományos technológiákkal szemben

Az új szerves fotodetektorok jelentős előnyöket kínálnak a hagyományos szilícium alapú fotodetektorokkal szemben. Így a hagyományos szerves fotodetektorokat érintő néhány kihívást, mint például az ultravékony fény detektálására szolgáló fotomultiplikáció hiányát, az OPBT-kben sikerült legyőzni. Ezekben a fototranzisztorokban a fotokapuzás hatékony módszert jelent jelentős fotonyereség elérésére.

Ezen OPBT-k gyártása teljes egészében termikus elpárologtatással történik, ami javítja a meglévő rendszerekbe való integrálhatóságukat. Alacsony, akár 2 V-os üzemi feszültségen is működhetnek, és közel 100 MHz-es kapcsolási sebességet érhetnek el. Ezek a tulajdonságok potenciális jelöltekké teszik őket gyenge megvilágítású fototranzisztorok és fotótároló eszközök számára.

Az organikus fotodetektorok kutatása egyre növekvő terület, ahol az új anyagok és eszközarchitektúrák folyamatos figyelmet kapnak. Emellett a centiméter méretű közeli infravörös spektrométerbe történő integráció ígéretes eredményeket mutatott. Az ezen a területen történő folyamatos fejlődéssel a fény pontos észlelése központi szerepet fog játszani a jövőbeli technológiai fejlesztésekben.