Revolucionarni organski fototranzistorji: na novo definirano zaznavanje svetlobe!

Revolucionarni organski fototranzistorji: na novo definirano zaznavanje svetlobe!

Raziskovalci na Inštitutu za uporabno fiziko na TU Dresden so v sodelovanju s Centrom za tehnološki razvoj pri Nemškem centru za astrofiziko (DZA) v Görlitzu in TH Mittelhessen razvili prelomno tehnologijo. Predstavili so nov organski fototranzistor, ki je sposoben učinkovito zaznavati in shranjevati šibko svetlobo. Ti rezultati so bili nedavno objavljeni v priznani reviji Nature Photonics, s čimer so poudarili pomen in relevantnost raziskave. Jonas Schröder, prvi avtor študije, poudarja, da so novi svetlobni senzorji posebej kompaktni in ne zahtevajo kompleksnih dodatnih vezij.

Integrirani mehanizem za shranjevanje fototranzistorja odpira obetavne nove aplikacije, na primer pri multispektralnem slikanju in stroškovno učinkovitih senzorskih sistemih. Fotodetektorji so ključni sestavni deli sodobnih tehnologij, od kamer do senzorsko nadzorovanih voznih sistemov do varnostnih sistemov. Raziskovalna skupina je predstavila novo tehnologijo za fotodetektorje z razvojem tako imenovanih Organic Permeable Base Tranzistorjev (OPBT).

Inovativna tehnologija in visoka občutljivost

Za OPBT, ki so navpični tranzistorji iz organskih polprevodnikov, je značilna energetska učinkovitost in sposobnost tankega nanosa. Dr. Johannes Benduhn, vodja skupine OSENS, pojasnjuje, da lahko ti tranzistorji ojačajo signal s pomočjo ciljnega shranjevanja naboja. Občutljivost OPBT je izjemna: dosegajo odzivnost do 10⁹A/W, kar presega vrednosti običajnih organskih fotodetektorjev.

Druga pomembna lastnost te tehnologije je njena prilagodljivost različnim valovnih dolžinam, vključno z UV in infrardečo svetlobo. V trenutnem validacijskem projektu OPTICUS se tehnologija še naprej razvija, da bi povečali tehnološko zrelost in identificirali nova področja uporabe. Skupina OSENS, ki jo sestavljajo strokovnjaki s področja fizike, znanosti o materialih in inženiringa, se nahaja na Katedri za optoelektroniko in igra osrednjo vlogo pri teh raziskavah.

Prednosti pred konvencionalnimi tehnologijami

Novi organski fotodetektorji ponujajo pomembne prednosti pred tradicionalnimi fotodetektorji na osnovi silicija. Tako so bili nekateri izzivi, ki vplivajo na običajne organske fotodetektorje, kot je pomanjkanje fotopomnoževanja za detekcijo ultratanke svetlobe, premagani v OPBT. Fotopreklop v teh fototranzistorjih predstavlja učinkovito metodo za doseganje znatnega povečanja fotografije.

Proizvodnja teh OPBT poteka v celoti s toplotnim izparevanjem, kar izboljša njihovo zmožnost integracije v obstoječe sisteme. Delujejo lahko tudi pri nizkih delovnih napetostih do 2 V in dosegajo preklopne hitrosti skoraj 100 MHz. Zaradi teh lastnosti so potencialni kandidati za uporabo kot fototranzistorji pri šibki svetlobi in naprave za shranjevanje fotografij.

Raziskave organskih fotodetektorjev so rastoče področje, na katerem so novi materiali in arhitekture naprav deležni stalne pozornosti. Poleg tega je integracija v centimeter velik spektrometer blizu infrardečega spektra pokazala obetavne rezultate. Z nenehnim napredkom na tem področju bo imela natančna detekcija svetlobe osrednjo vlogo v prihodnjem tehnološkem razvoju.