有機光検出器の最新研究成果

研究者らは、高感度でCMOS製造方法と互換性のある新しい緑色光吸収透明有機光検出器を開発し、実証した。これらの新しい光検出器をシリコンハイブリッドイメージセンサーに組み込むことは、多くの用途に役立つ可能性があります。これらのアプリケーションには、光ベースの心拍数モニタリング、指紋認識、近くの物体の存在を検出するデバイスが含まれます。

スマートフォンで使用されるか科学用カメラで使用されるかにかかわらず、今日のほとんどのイメージング センサーは、光信号を電気信号に変換する CMOS テクノロジーと無機光検出器に基づいています。有機材料を用いた光検出器は感度の向上が期待できるため注目されているが、これまで高性能の有機光検出器を製造することは困難であった。

韓国の亜州大学の共同主任研究員であるSungjun Park氏は、「量産CMOSイメージセンサーに有機光検出器を組み込むには、大規模製造が容易で、鮮明な画像を生成するための鮮明な画像認識が可能な有機光吸収体が必要である」と述べた。暗闇での高いフレームレートで。私たちは、これらの要件を満たすことができる、透明で緑色に敏感な有機フォトダイオードを開発しました。」

研究者らは、学術誌「Optica」で新しい有機光検出器について説明しています。彼らはまた、透明な緑色を吸収する有機光検出器を、赤と青のフィルターを備えたシリコンフォトダイオードに重ね合わせることで、ハイブリッドRGBイメージセンサーを作成しました。

韓国のサムスン先端技術研究所（SAIT）の研究チームの共同リーダー、キョンベ・パーク氏は次のように述べています。これらのイメージセンサーでは、異なる色のピクセル間のクロストークが大幅に低減され、この新しい設計により、高性能有機フォトダイオードがさまざまな用途のイメージングモジュールやフォトセンサーの主要コンポーネントとなる可能性があります。」

より実用的な有機光検出器

ほとんどの有機材料は温度に敏感であるため、大量生産には適していません。後処理に使用される高温に耐えられないか、中程度の温度で長期間使用すると不安定になります。この課題を克服するために、科学者は光検出器のバッファ層を変更して安定性、効率、検出を改善することに重点を置いています。検出可能性は、センサーが弱い信号をどの程度検出できるかを示す尺度です。 「電子輸送層としてバス銅線 (BCP) : C60 ハイブリッド バッファー層を導入しました。これにより、有機光検出器に高効率や極度に低い暗電流などの特別な特性が与えられ、ノイズが低減されます」と Sungjun Park 氏は述べています。光検出器を赤と青のフィルターを備えたシリコン フォトダイオード上に配置して、ハイブリッド イメージ センサーを作成できます。

研究者らは、新しい光検出器が従来のシリコンフォトダイオードと同等の検出率を示すことを示した。検出器は 150 °C 以上の温度で 2 時間安定して動作し、85 °C では 30 日間の長期動作安定性を示しました。これらの光検出器は優れた色性能も示します。

次に、モバイルおよびウェアラブル センサー (CMOS イメージ センサーを含む)、近接センサー、ディスプレイ上の指紋デバイスなど、さまざまなアプリケーション向けに新しい光検出器とハイブリッド イメージ センサーをカスタマイズする予定です。