Organische fotodiodes voor detectie in NIR-bereik

Conventionele, op silicium gebaseerde CMOS beeldsensoren zijn beperkt tot een bepaald golflengtebereik. Ze zijn meestal ingesteld op het zichtbare deel van het licht. De detectie van licht in het nabije infrarood (NIR) vraagt dan hybride oplossingen, zoals de combinatie van indium gallium arsenide (InGaAs) op CMOS. De productie van dergelijke hybride oplossingen is aanzienlijk duurder en foutgevoeliger dan productie in het standaard CMOS-proces.

Hier bieden organische fotodiodes een alternatief. De organische lagen kunnen gemakkelijk worden geïntegreerd in het waferniveau en zijn daarmee economischer. Tegelijkertijd hebben ze, afhankelijk van het materiaalsysteem, ook een hoge gevoeligheid buiten het zichtbare golflengtebereik.

Het Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) heeft al de meest uiteenlopende OLED microdisplays en sensoren ontwikkeld en vervaardigd. Onlangs introduceerde het instituut een reeks organische fotodiodes met SVGA-resolutie en 800 × 600 pixels die beschikbaar zijn voor detectie.

De onderzoekers hebben aangetoond dat het principieel mogelijk is om een hoge resolutie organische fotodiodematrix van deze orde van grootte te produceren. De sensor is gevoelig in golflengten tot 1000 nm. Met passende materiaalaanpassingen kunnen ze op basis hiervan klant- en toepassingsspecifieke organische fotodiodes ontwikkelen en hun eigenschappen optimaliseren voor een specifieke applicatie.

De gepresenteerde beeldsensor is volledig op waferniveau vervaardigd en al bijna in productie. Met zijn uitgebreide gevoeligheidsbereik kan hij worden gebruikt in een breed scala aan conventionele toepassingen in de industrie, in auto’s of in de geneeskunde. Ze zouden bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt bij de kwaliteitscontrole van levensmiddelen, als vingerafdruksensoren of in biomedische tests.