Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Organické fotodiody jako detektory infračerveného záření

Výzkumníci ze Siemens Corporate Technology a univerzit v Linci a Karlsruhe vyvinuli organické fotodiody citlivé na infračervené záření s vlnovou délkou přes jeden mikrometr. Detektory tohoto typu jsou důležité pro mnohé měřicí přístroje, mj. pro detektory plynů, systémy nočního vidění nebo přístroje pro diagnostiku rakoviny. Díky organickým fotodiodám s polovodičovými nanokrystaly lze v těchto přístrojích významně uspořit náklady.
 
Běžné křemíkové fotodiody nejsou citlivé na záření o vlnové délce větší než 1,1 μm. Proto se pro tyto vlnové délky používají polovodičové detektory s prvky ze skupiny IIIA a VA periodické tabulky, např. z arsenidu galia. Ty jsou ale podstatně dražší než křemíkové.
 
Nové organické fotodiody svou strukturou připomínají spíše plasty než krystalické látky. Jejich výroba je relativně jednoduchá a snadno lze vyrábět i fotodiody o velké ploše (obr. 1). Využívá se přitom roztok obsahující polovodičové polymery a fullereny, který se nanese na vhodný substrát. Roli donorů a akceptorů přebírají obsažené fullereny.
 
Organické fotodiody jsou citlivé na viditelné světlo a infračervené světlo o vlnové délce do 1 μm. Tím se neliší od křemíkových fotodiod. To, co mění vlastnosti organických fotodiod, jsou tzv. kvantové tečky, ohraničené oblasti obsahující přibližně 50 atomů. Díky nim lze citlivost detektoru rozšířit na vlnové délky do 2 μm. Citlivost fotodiody je totiž závislá na šířce zakázaného energetického pásma polovodiče a kvantové tečky svou schopností vázat volné elektrony šířku tohoto pásma ovlivňují. Změnou počtu atomů v kvantových tečkách a velikosti nanokrystalů polovodiče je možné vytvořit fotocitlivý prvek s přesně danou citlivostí.
 
Díky nové metodě vytváření kvantových teček v organických fotodiodách je doba života detektorů až jeden rok. Detektory vykazují velkou kvantovou účinnost. Konstruktéři sestavili fotodiody do matice 256 × 256 bodů, aby tak dokázali možnost využití těchto fotocitlivých prvků nejen jako detektorů záření, ale také jako prvků pro snímání obrazu.
 
Článek o vyvinutých fotodiodách otiskl renomovaný časopis Nature Photonics.
[Siemens Research News, květen 2009.]
(Bk)
 
Obr. 1. Organický fotodetektor citlivý na infračervené záření do 2 μm