Новости химической науки > Датчик изображения можно будет просто напылить

Исследователи из Технического Университета Мюнхена разработали новое поколение датчиков изображения, которые более чувствительны к свету, чем такие устройства, которые обычно изготавливают из кремния, а также их проще и дешевле производить.

Новые датчики изображения представляют очень тонкий слой электропроводного пластика, нанесенный на поверхность сенсора. Химический состав полимера может быть изменен таким образом, что сенсор может регистрировать электромагнитные колебания, которые не относятся к видимой области спектра. Последнее обстоятельство открывает возможности создания дешевых тепловых датчиков для компактных камер и смартфонов.

Датчик изображения является сердцем любой камеры. До появления фотографии на дисплее цифрового фотоаппарата или мобильного устройства сенсоры преобразуют свет, фокусирующийся оптикой устройства, в электрические сигналы. На следующей стадии процессор камеры перерабатывает эти электрические сигналы, генерируя изображение.

Ультратонкая структура – органические сенсоры могут быть нанесены на транзисторные КМОП любой площади – большой и маленькой, а также на поверхность из стекла и гибкого полимерной пленки. (Credit: U. Benz / TUM)

Многие цифровые камеры и камеры сотовых телефонов содержат датчики изображения на основе кремния, которые получают на основе технологии комплементарных металлооксидных полупроводников (КМОП). Паоло Лугли (Paolo Lugli) и Даниэла Баэрль (Daniela Baierl) разработали дешевый процесс увеличения производительности этих сенсоров КМОП. Их подход основан на применении ультратонких пленок из полимерных органических соединений.

Основная проблема создания сенсоров такого типа заключалась в нанесении раствора полимера на поверхность датчика изображения. Для получения гладкой и однородной поверхности толщиной в несколько сотен нанометров исследователи использовали нанесение методом распыления и центрифугирования, было показано, что наиболее эффективным методом получения такой поверхности является метод распыления.

Органические датчики изображения уже доказали свои преимущества во время испытаний – их чувствительность в три раза превышает чувствительность обычных КМОП-сенсоров.

Органические датчики могут быть произведены без дорогих методик постобработки, которые обычно необходимы для производства сенсоров КМОП, такая обработка, например, может включать в себя оснащения сенсора микролинзами, увеличивающими количество улавливаемого света. Сенсор производится просто – каждый пиксель покрывается раствором полимера, в результате чего получается поверхность со 100% чувствительностью к свету. Перспективность применения органических датчиков в камерах также обуславливается низким уровнем шума и высокой частотой смены кадров.

Еще одним преимуществом органических датчиков изображения является то, что изменение их химического состава может применяться для улавливания различных областей спектра – можно добиться получения датчиков, регистрирующих свет в видимой области или регистрирующих инфракрасное излучение.

Паоло Лугли подчеркивает, что правильный подбор органического соединения позволяет разрабатывать новые приложения, которые до настоящего времени были слишком дорогостоящими. Перспективы использования полимерных сенсоров для регистрации ИК в будущем могут найти применение в системах электронной помощи водителю или в гаджетах различного типа. Единственной проблемой на пути к созданию таких систем, по словам Лугли, является недостаток полимеров с подходящими свойствами.

Источник: Nature Communications, 2012; 3: 1175 DOI: 10.1038/ncomms2180

метки статьи: #молекулярная электроника, #органическая химия, #органический синтез, #физическая химия, #химия полимеров