С годами наблюдается заметный прогресс в исследованиях фотосенсоров. Ученые пытались разработать датчики, которые могут обнаруживать свет в большом динамическом диапазоне, просты в изготовлении и энергоэффективны. Большинство световых датчиков, используемых в рентабельных потребительских товарах, энергоэффективны, но чувствительны к шуму – нежелательной световой информации – во внешней среде, что отрицательно сказывается на их характеристиках. Чтобы решить эту проблему, продукты были разработаны с использованием схем преобразования света в частоту (LFC), которые показывают лучшее соотношение сигнал / шум.
Однако большинство LFC изготовлено из кремниевых фотоприемников, которые могут ограничивать диапазон обнаружения света. Кроме того, использование LFC приводит к потере площади кристалла, что становится проблемой при разработке многофункциональных электронных схем для компактных устройств.
Сейчас команда исследователей из Инчхонского национального университета, Южная Корея, во главе с профессором. Сунг Хун Джин продемонстрировал высокоэффективную систему фотоприемников, которая может преодолеть ограничения обычных LFC.
В своем исследовании, которое было размещено в Интернете 10 июня 2021 года и впоследствии опубликовано в томе 17, выпуске 26 журнала Small, они сообщают о разработке дополнительных светочувствительных инверторов с однослойными углеродными нанотрубками p-типа (ОСНТ) и аморфным индийом n-типа. тонкопленочные транзисторы из оксида галлия и цинка (a-IGZO / SWNT). Профессор Джин объясняет: «Наш фотодетектор применяет другой подход к преобразованию света в частоту. Мы использовали компоненты, которые зависят от света и не зависят от напряжения, в отличие от обычных LFC."
Новая архитектура дизайна позволила команде разработать LFC с превосходной эффективностью площади кристалла и компактным форм-фактором, что сделало его пригодным для использования в гибких электронных устройствах. Эксперименты, проведенные с использованием фотосенсорной системы, показали отличные оптические свойства, включая высокую настраиваемость и чувствительность в широком диапазоне света. LFC также продемонстрировал возможность масштабирования большой площади и простую интеграцию в современные чипы на основе кремниевых пластин.
Система LFC, разработанная в этом исследовании, может использоваться для создания систем оптических датчиков, которые имеют высокий уровень целостности сигнала, а также отличные возможности обработки и передачи сигналов. Эти многообещающие свойства делают его сильным претендентом на применение в будущих сценариях использования датчиков Интернета вещей. "LFC на основе низкоразмерных полупроводников станут одним из основных компонентов в области триллионов датчиков.
Наша схема LFC найдет применение в медицинском обнаружении SpO2, автоматическом освещении в сельском хозяйстве или в усовершенствованных дисплеях для виртуальной и дополненной реальности », – заключает профессор Джин.