Fototransistor organici rivoluzionari: il rilevamento della luce ridefinito!

Fototransistor organici rivoluzionari: il rilevamento della luce ridefinito!

I ricercatori dell'Istituto di fisica applicata della TU Dresden, in collaborazione con il Centro per lo sviluppo tecnologico del Centro tedesco di astrofisica (DZA) di Görlitz e il TH Mittelhessen, hanno sviluppato una tecnologia innovativa. Hanno presentato un nuovo fototransistor organico in grado di rilevare e immagazzinare in modo efficiente la luce debole. Questi risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rinomata rivista Nature Photonics, sottolineando l'importanza e la rilevanza della ricerca. Jonas Schröder, il primo autore dello studio, sottolinea che i nuovi sensori di luce sono particolarmente compatti e non richiedono complessi circuiti aggiuntivi.

Il meccanismo di memorizzazione integrato del fototransistor apre nuove promettenti applicazioni, ad esempio nell'imaging multispettrale e nei sistemi di sensori economicamente vantaggiosi. I fotorilevatori sono componenti chiave nelle moderne tecnologie che vanno dalle telecamere ai sistemi di guida controllati da sensori fino ai sistemi di sicurezza. Il gruppo di ricerca ha presentato una nuova tecnologia per fotorilevatori con lo sviluppo dei cosiddetti transistor a base organica permeabile (OPBT).

Tecnologia innovativa e alta sensibilità

Gli OPBT, che sono transistor verticali costituiti da semiconduttori organici, sono caratterizzati dalla loro efficienza energetica e dalla capacità di essere depositati in strati sottili. Il Dr. Johannes Benduhn, capo del gruppo OSENS, spiega che questi transistor possono amplificare il segnale attraverso l'accumulo di carica mirato. La sensibilità degli OPBT è notevole: raggiungono risposte fino a 10⁹A/W, che supera i valori dei fotorilevatori organici convenzionali.

Un'altra caratteristica notevole di questa tecnologia è la sua adattabilità a diverse lunghezze d'onda, comprese la luce UV e quella infrarossa. Nell'attuale progetto di validazione OPTICUS, la tecnologia viene ulteriormente sviluppata al fine di aumentare la maturità tecnologica e identificare nuovi campi di applicazione. Il gruppo OSENS, composto da esperti in fisica, scienza dei materiali e ingegneria, ha sede presso la Cattedra di Optoelettronica e svolge un ruolo centrale in questa ricerca.

Vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali

I nuovi fotorilevatori organici offrono vantaggi significativi rispetto ai tradizionali fotorilevatori a base di silicio. Pertanto, alcune delle sfide che riguardano i fotorilevatori organici convenzionali, come la mancanza di fotomoltiplicazione per il rilevamento della luce ultrasottile, sono state superate negli OPBT. Il fotogating in questi fototransistor rappresenta un metodo efficace per ottenere un fotoguadagno significativo.

La produzione di questi OPBT avviene interamente mediante evaporazione termica, che ne migliora la capacità di integrazione nei sistemi esistenti. Possono anche funzionare a basse tensioni operative fino a 2 V e raggiungere velocità di commutazione di quasi 100 MHz. Queste proprietà li rendono potenziali candidati per applicazioni come fototransistor in condizioni di scarsa illuminazione e dispositivi di archiviazione di foto.

La ricerca sui fotorilevatori organici è un campo in crescita in cui nuovi materiali e architetture di dispositivi ricevono un'attenzione costante. Inoltre, l'integrazione in uno spettrometro nel vicino infrarosso di dimensioni centimetriche ha mostrato risultati promettenti. Con i continui progressi in questo settore, il rilevamento preciso della luce svolgerà un ruolo centrale nei futuri sviluppi tecnologici.