ผลการวิจัยล่าสุดของเครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์

นักวิจัยได้พัฒนาและสาธิตตัวตรวจจับแสงอินทรีย์ชนิดโปร่งใสที่ดูดซับแสงสีเขียวซึ่งมีความไวสูงและเข้ากันได้กับวิธีการผลิต CMOS การรวมตัวตรวจจับแสงใหม่เหล่านี้เข้ากับเซนเซอร์ภาพซิลิโคนไฮบริดอาจมีประโยชน์สำหรับการใช้งานหลายอย่าง แอปพลิเคชันเหล่านี้ประกอบด้วยการตรวจสอบอัตราการเต้นของหัวใจโดยใช้แสง การจดจำลายนิ้วมือ และอุปกรณ์ที่ตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุในบริเวณใกล้เคียง

ไม่ว่าจะใช้ในสมาร์ทโฟนหรือกล้องวิทยาศาสตร์ เซ็นเซอร์ภาพส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้เทคโนโลยี CMOS และเครื่องตรวจจับแสงอนินทรีย์ที่แปลงสัญญาณแสงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า แม้ว่าเครื่องตรวจจับแสงที่ทำจากวัสดุอินทรีย์จะดึงดูดความสนใจเนื่องจากสามารถช่วยปรับปรุงความไวได้ แต่จนถึงขณะนี้ก็ยังพิสูจน์ได้ยากในการผลิตเครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์ประสิทธิภาพสูง

นักวิจัยร่วม Sungjun Park จากมหาวิทยาลัย Ajou ในเกาหลีใต้กล่าวว่า "การรวมตัวตรวจจับแสงแบบอินทรีย์เข้ากับเซนเซอร์ภาพ CMOS ที่ผลิตจำนวนมากต้องใช้ตัวดูดซับแสงแบบอินทรีย์ที่ผลิตได้ง่ายในขนาดใหญ่และสามารถจดจำภาพที่สดใสเพื่อสร้างภาพที่คมชัด ที่อัตราเฟรมสูงในที่มืด เราได้พัฒนาโฟโตไดโอดอินทรีย์ที่ไวต่อสีเขียวที่โปร่งใสซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้”

นักวิจัยได้บรรยายถึงเครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์ตัวใหม่ในวารสาร Optica พวกเขายังสร้างเซ็นเซอร์รับภาพ RGB แบบไฮบริดโดยการวางเครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์ดูดซับสีเขียวโปร่งใสไว้บนโฟโตไดโอดซิลิคอนที่มีตัวกรองสีแดงและสีน้ำเงิน

Kyung-Bae Park หัวหน้าร่วมของทีมวิจัยจาก Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) ในเกาหลีใต้กล่าวว่า "ต้องขอบคุณการเปิดตัวชั้นบัฟเฟอร์อินทรีย์แบบไฮบริด ซึ่งเป็นชั้นอินทรีย์ที่ดูดซับแสงแบบคัดเลือกสีเขียวที่ใช้ ในเซ็นเซอร์ภาพเหล่านี้ช่วยลดการแทรกข้ามระหว่างพิกเซลสีต่างๆ ได้อย่างมาก และการออกแบบใหม่นี้อาจทำให้โฟโตไดโอดอินทรีย์ประสิทธิภาพสูงเป็นองค์ประกอบหลักของโมดูลภาพและเซ็นเซอร์รับแสงสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย”

เครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์ที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น

วัสดุอินทรีย์ส่วนใหญ่ไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากเนื่องจากมีความไวต่ออุณหภูมิ พวกเขาไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงที่ใช้สำหรับการบำบัดภายหลังหรือไม่เสถียรเมื่อใช้ที่อุณหภูมิปานกลางเป็นเวลานาน เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้มุ่งเน้นไปที่การปรับเปลี่ยนชั้นบัฟเฟอร์ของเครื่องตรวจจับแสงเพื่อปรับปรุงความเสถียร ประสิทธิภาพ และการตรวจจับ ความสามารถในการตรวจจับคือการวัดว่าเซ็นเซอร์ตรวจจับสัญญาณอ่อนได้ดีเพียงใด "เราได้แนะนำชั้นบัฟเฟอร์ไฮบริดอาบน้ำ (BCP) : C60 เป็นชั้นขนส่งอิเล็กตรอน ซึ่งให้คุณสมบัติพิเศษของเครื่องตรวจจับแสงอินทรีย์ รวมถึงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและกระแสมืดที่ต่ำมาก ซึ่งช่วยลดสัญญาณรบกวน" Sungjun Park กล่าว เครื่องตรวจจับแสงสามารถวางบนโฟโตไดโอดซิลิคอนพร้อมฟิลเตอร์สีแดงและสีน้ำเงินเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ภาพแบบไฮบริด

นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจจับแสงแบบใหม่มีอัตราการตรวจจับที่เทียบได้กับโฟโตไดโอดซิลิคอนทั่วไป เครื่องตรวจจับทำงานอย่างเสถียรเป็นเวลา 2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 °C และมีเสถียรภาพในการทำงานในระยะยาวเป็นเวลา 30 วันที่ 85 °C เครื่องตรวจจับแสงเหล่านี้ยังแสดงประสิทธิภาพสีที่ดีอีกด้วย

ถัดไป พวกเขาวางแผนที่จะปรับแต่งเครื่องตรวจจับแสงและเซ็นเซอร์ภาพไฮบริดใหม่สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น เซ็นเซอร์มือถือและเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ (รวมถึงเซ็นเซอร์ภาพ CMOS) เซ็นเซอร์ความใกล้ชิด และอุปกรณ์ลายนิ้วมือบนจอแสดงผล