Исследователи из Технического университета Мюнхена (Technische Universitat Munchen, TUM) разработали фотосенсоры нового поколения, которые более чувствительны к свету, нежели их чисто кремниевые собратья.

Помимо высокой светочувствительности, новые фотосенсоры необычайно просты и дешевы в производстве, они состоят из сверхтонкого слоя электропроводного полимера, распыленного по поверхности сенсора.

Химический состав светочувствительного полимера может быть подобран таким образом, что сенсор может обладать максимальной чувствительностью в заданном диапазоне света, от инфракрасного к видимому и ультрафиолетовому.

Фотосенсоры являются основой любого современного цифрового фотоаппарата или цифровой видеокамеры.

Для того, чтобы сделанный снимок появился на дисплее фотоаппарата, светочувствительный датчик должен преобразовать падающий на него свет, сфокусированный линзами объектива, в электрические сигналы.

Процессор цифровой обработки сигналов преобразует сигналы с фотосенсора в набор данных, из которых и получается конечный снимок или кадр, который можно увидеть на экране.

Рис. 1.

В настоящее время практически все камеры мобильных телефонов, фотоаппаратов и других портативных устройств основаны на кремниевых датчиках, изготавливаемых по CMOS-технологии, по технологии, используемой для производства полупроводниковых чипов. Но у такого подхода есть один минус, некоторые электронные компоненты ячейки сенсора выступают над его поверхностью, затеняя ее, уменьшая эффективную площадь и чувствительность к свету.

Вышеуказанная проблема может быть решена за счет применения способа, разработанного профессором Паоло Лульи (Prof. Paolo Lugli) и доктором Даниэлой Бэирл (Dr. Daniela Baierl), который заключается в нанесении на поверхность сенсора тончайшей полимерной пленки из специального органического соединения. Первоначально исследователи пытались приложить и прикрепить к поверхности сенсора уже готовую сверхтонкую полимерную пленку. Но после некоторого количества неудач они обнаружили, что

наилучшим решением будет напыление на поверхность тонкого слоя полимера с помощью специального пульверизатора, который обеспечивает очень малый размер распыляемых капель.

Рис. 2.

Такие фотосенсоры с полимерным покрытием могут производиться без выполнения весьма дорогостоящей операции заключительной обработки, в ходе которой на поверхность обычного наносят слой микролинз, позволяющих сфокусировать падающий свет. На этом этапе на каждый пиксел фотосенсора в отдельности наносится капелька жидкого полимера, который формирует линзоподобную поверхность и застывает.

Использование светочувствительной тонкой полимерной пленки, нанесенной равномерно по всей поверхности фотосенсора, позволяет получить еще лучшие результаты, чем нанесение микролинз. При этом, простота производства, дешевизна и значительно меньший уровень брака делают новую технологию весьма перспективной для изготовления сенсоров новых камер.

Еще одно преимущество фотосенсоров нового типа заключается в подборе специального химического состава полимерного покрытия. Как уже упоминалось выше,

химический состав покрытия может позволить датчику эффективно захватывать определенную часть светового спектра.

К примеру, полимеры PCBM и P3HT идеально подходят для диапазона видимого света, а флуоресцентный полимер squaraine сделает фотодатчик чувствительным к инфракрасному свету.

«Выбирая соответствующие органические соединения для покрытия, мы можем достаточно просто реализовать такие вещи, которые были до этого времени весьма сложными с технической точки и весьма дорогостоящими» – рассказывает профессор Паоло Лульи, – «В будущем новые полимерные фотосенсоры могут стать основой инфракрасных систем ночного видения для водителей и высокочувствительных камер для портативных устройств. Но, к сожалению, в этой области мы наблюдаем недостаточное разнообразие подходящих полимерных материалов, позволяющих реализовать чувствительность датчика в любом необходимом диапазоне. Так что нам есть над чем работать дальше».