有机红外探测器提供了先进的成像技术

本文报道了一种基于有机光电二极管的线性图像阵列的SWIR图像系统的原理图和性能。来源:中国高分子学报

由于其在3D人脸识别、增强/虚拟现实、机器人和自动驾驶汽车等人工智能驱动技术中的潜在应用，对近红外(NIR)和短波红外(SWIR)光谱中的高像素、低成本焦平面阵列的需求激增。传统的SWIR光电二极管依赖于晶体锗(Ge)或砷化铟镓(InGaAs)，其局限性包括高暗电流和复杂的制造工艺。有机半导体的出现提供了一个很有前途的替代方案，具有更容易制造和可调谐光学特性的潜力。华南理工大学的研究人员创造了一类基于有机半导体的红外探测器，有望改变成像技术。发表在《中国高分子科学杂志》上的一项研究表明，这些有机光电二极管可以在宽波长范围内工作，从近紫外到短波红外，优于传统的无机探测器。

利用窄带隙的聚合物半导体，该团队创造了能够探测大范围红外波长的薄膜光电二极管。这项新技术的性能水平可以与传统的无机光电探测器相媲美，比如那些由砷化铟镓(InGaAs)制成的光电探测器，但成本只是后者的一小部分。研究人员将更大的杂原子、区域规则骨架和侧链上扩展分支位置的策略结合起来，开发出具有近紫外到短波红外光谱响应的聚合物半导体。由此产生的器件具有令人印象深刻的比探测率，在1.15 μm处达到5.55×1012 Jones，与基于ingaas的探测器竞争。这些有机光电探测器被组装成高像素密度的图像阵列，具有在传感层不需要像素级图案的独特特征。这种方法简化了制造过程，显著降低了成本。主要研究人员之一黄飞教授说:“我们有机光电探测器的开发标志着向经济高效的红外成像技术迈出了关键的一步。这些器件为传统无机光电二极管提供了一种灵活、可扩展的替代品，其潜在应用范围从工业机器人到医疗诊断。"

这些新的有机光电探测器可能会影响几个行业。它们为用于安全和监视的成像系统提供了一种低成本的替代方案。此外，基于有机的技术可能导致更实惠和更容易获得的医疗成像设备，允许在卫生保健环境中更广泛地采用。这些设备的灵活性和可扩展性也为人工智能和机器人的创新应用打开了大门。