연구원들은 매우 민감하고 CMOS 제조 방법과 호환되는 새로운 녹색광 흡수 투명 유기 광검출기를 개발하고 시연했습니다. 이러한 새로운 광검출기를 실리콘 하이브리드 이미지 센서에 통합하면 많은 응용 분야에 유용할 수 있습니다. 이러한 애플리케이션에는 빛 기반 심박수 모니터링, 지문 인식 및 근처 물체의 존재를 감지하는 장치가 포함됩니다.
스마트폰이든 과학용 카메라이든 관계없이 오늘날 대부분의 이미징 센서는 CMOS 기술과 광 신호를 전기 신호로 변환하는 무기 광검출기를 기반으로 합니다. 유기물로 만든 광검출기는 감도 향상에 도움이 될 수 있다는 점에서 주목받고 있지만, 지금까지 고성능 유기 광검출기를 제조하는 것은 어려운 것으로 판명됐다.
공동연구책임자인 아주대학교 박성준 교수는 “양산되는 CMOS 이미지센서에 유기광검출기를 접목하려면 대규모 제조가 용이하고 선명한 이미지 인식이 가능한 유기광흡수체가 필요하다”고 말했다. 어둠 속에서 높은 프레임 속도로. 우리는 이러한 요구 사항을 충족할 수 있는 투명하고 녹색에 민감한 유기 포토다이오드를 개발했습니다.”
연구진은 Optica 저널에 새로운 유기 광검출기를 기술했습니다. 또한 그들은 빨간색과 파란색 필터가 있는 실리콘 포토다이오드에 투명한 녹색 흡수 유기 광검출기를 중첩하여 하이브리드 RGB 이미징 센서를 만들었습니다.
삼성종합기술원(SAIT) 박경배 공동연구팀장은 “하이브리드 유기 완충층을 도입한 덕분에 녹색 선택성 광흡수 유기층이 사용됐다”고 말했다. 이러한 이미지 센서의 경우 서로 다른 색상 픽셀 간의 누화를 크게 줄여주며, 이 새로운 설계를 통해 고성능 유기 포토다이오드를 다양한 응용 분야의 이미징 모듈 및 포토센서의 주요 구성 요소로 만들 수 있습니다.”
보다 실용적인 유기 광검출기
대부분의 유기재료는 온도에 민감하기 때문에 대량생산에 적합하지 않습니다. 후처리에 사용되는 고온을 견딜 수 없거나, 적당한 온도에서 장기간 사용하면 불안정해집니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 과학자들은 광검출기의 버퍼층을 수정하여 안정성, 효율성 및 검출을 향상시키는 데 중점을 두었습니다. 감지 가능성은 센서가 약한 신호를 얼마나 잘 감지할 수 있는지를 나타내는 척도입니다. 박성준 연구원은 “우리는 BCP(Bath Copper Line): C60 하이브리드 버퍼층을 전자 수송층으로 도입했습니다. 이는 유기 광검출기에 더 높은 효율과 극도로 낮은 암전류를 포함한 특별한 특성을 부여하여 잡음을 줄여줍니다.”라고 박성준 씨는 말합니다. 광검출기는 빨간색과 파란색 필터가 있는 실리콘 포토다이오드에 배치되어 하이브리드 이미지 센서를 만들 수 있습니다.
연구진은 새로운 광검출기가 기존 실리콘 광다이오드와 비슷한 감지율을 보인다는 것을 보여주었다. 검출기는 150°C 이상의 온도에서 2시간 동안 안정적으로 작동했으며 85°C에서 30일 동안 장기적인 작동 안정성을 보여주었습니다. 이 광검출기는 또한 우수한 색상 성능을 보여줍니다.
다음으로 그들은 모바일 및 웨어러블 센서(CMOS 이미지 센서 포함), 근접 센서, 디스플레이의 지문 장치 등 다양한 애플리케이션을 위해 새로운 광검출기와 하이브리드 이미지 센서를 맞춤화할 계획입니다.
게시 시간: 2023년 7월 7일