Revolutionaire organische fototransistors: lichtdetectie opnieuw gedefinieerd!

Revolutionaire organische fototransistors: lichtdetectie opnieuw gedefinieerd!

Onderzoekers van het Instituut voor Toegepaste Natuurkunde van de TU Dresden hebben, in samenwerking met het Centrum voor Technologieontwikkeling van het Duitse Centrum voor Astrofysica (DZA) in Görlitz en de TH Mittelhessen, een baanbrekende technologie ontwikkeld. Ze presenteerden een nieuwe organische fototransistor die zwak licht efficiënt kan detecteren en opslaan. Deze resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Photonics, wat het belang en de relevantie van het onderzoek onderstreept. Jonas Schröder, de eerste auteur van het onderzoek, benadrukt dat de nieuwe lichtsensoren bijzonder compact zijn en geen complexe extra circuits vereisen.

Het geïntegreerde opslagmechanisme van de fototransistor opent veelbelovende nieuwe toepassingen, bijvoorbeeld in multispectrale beeldvorming en kostenefficiënte sensorsystemen. Fotodetectoren zijn sleutelcomponenten in moderne technologieën, variërend van camera's tot sensorgestuurde aandrijfsystemen en beveiligingssystemen. Het onderzoeksteam heeft een nieuwe technologie voor fotodetectoren gepresenteerd met de ontwikkeling van zogenaamde Organic Permeable Base Transistors (OPBT's).

Innovatieve technologie en hoge gevoeligheid

De OPBT's, verticale transistors gemaakt van organische halfgeleiders, worden gekenmerkt door hun energie-efficiëntie en het vermogen om dun te worden afgezet. Dr. Johannes Benduhn, hoofd van de OSENS-groep, legt uit dat deze transistors het signaal kunnen versterken door gerichte ladingsopslag. De gevoeligheid van de OPBT’s is opmerkelijk: ze bereiken verantwoordelijkheden tot 10⁹A/W, die de waarden van conventionele organische fotodetectoren overtreft.

Een ander opvallend kenmerk van deze technologie is het aanpassingsvermogen aan verschillende golflengten, waaronder UV- en infraroodlicht. In het huidige OPTICUS-validatieproject wordt de technologie verder ontwikkeld om de technologische volwassenheid te vergroten en nieuwe toepassingsgebieden te identificeren. De OSENS-groep, bestaande uit experts op het gebied van natuurkunde, materiaalkunde en techniek, is gevestigd op de leerstoel Opto-elektronica en speelt een centrale rol in dit onderzoek.

Voordelen ten opzichte van conventionele technologieën

De nieuwe organische fotodetectoren bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele op silicium gebaseerde fotodetectoren. Sommige van de uitdagingen waarmee conventionele organische fotodetectoren te maken hebben, zoals het gebrek aan fotovermenigvuldiging voor de detectie van ultradun licht, zijn dus overwonnen in de OPBT's. Fotogating in deze fototransistoren vertegenwoordigt een effectieve methode om aanzienlijke fotoversterking te bereiken.

De productie van deze OPBT's gebeurt volledig door thermische verdamping, waardoor ze beter in bestaande systemen kunnen worden geïntegreerd. Ze kunnen ook werken bij lage bedrijfsspanningen tot 2 V en bereiken schakelsnelheden van bijna 100 MHz. Deze eigenschappen maken ze potentiële kandidaten voor toepassingen als fototransistors en foto-opslagapparaten bij weinig licht.

Onderzoek naar organische fotodetectoren is een groeiend veld waarin nieuwe materialen en apparaatarchitecturen voortdurend aandacht krijgen. Bovendien heeft de integratie in een nabij-infraroodspectrometer ter grootte van een centimeter veelbelovende resultaten opgeleverd. Met voortdurende vooruitgang op dit gebied zal de nauwkeurige detectie van licht een centrale rol spelen in toekomstige technologische ontwikkelingen.