Напилення полімеру на поверхню сенсора дозволять збільшити чутливість і якість відео - та фотокамер
Дослідники з Технічного університету Мюнхена (Technische Universitat Munchen, TUM) розробили фотосенсоры нового покоління, які більш чутливі до світла, ніж їх чисто кремнієві побратими. Крім високої світлочутливості, нові фотосенсоры надзвичайно прості і дешеві у виробництві, вони складаються з надтонкого шару електропровідного полімеру, розпорошеного по поверхні сенсора. Хімічний склад світлочутливого полімеру може бути підібраний таким чином, що сенсор може володіти максимальною чутливістю в заданому діапазоні світла, від інфрачервоного до видимого і ультрафіолетового.
Фотосенсоры є основою будь-якого сучасного цифрового фотоапарата або цифрової відеокамери. Для того, щоб зроблений знімок з'явився на дисплеї фотоапарата, світлочутливий датчик повинен перетворити падаючий на нього світло, сфокусований лінзами об'єктива, в електричні сигнали. Процесор цифрової обробки сигналів перетворює сигнали з фотосенсора в набір даних, з яких виходить кінцевий знімок або кадр, який можна побачити на екрані.
В даний час практично всі камери мобільних телефонів, фотоапаратів і інших портативних пристроїв засновані на кремнієвих датчиків, що виготовляються за CMOS-технології, технології, використовуваної для виробництва напівпровідникових чіпів. Але у такого підходу є один мінус, деякі електронні компоненти осередку сенсора виступають над її поверхнею, затінюючи її, зменшуючи ефективну площу і чутливість до світла.
Вищевказана проблема може бути вирішена за рахунок застосування способу, розробленого професором Паоло Лульи (Prof. Paolo Lugli) і доктором Даніелою Бэирл (Dr. Daniela Baierl), який полягає у нанесенні на поверхню сенсора найтоншої полімерної плівки із спеціального органічного з'єднання. Спочатку дослідники намагалися докласти і прикріпити до поверхні сенсора вже готову надтонку полімерну плівку. Але після деякого кількості невдач вони виявили, що найкращим рішенням буде напилення на поверхню тонкого шару полімеру за допомогою спеціального пульверизатора, який забезпечує дуже малий розмір розпилюються крапель.
Такі фотосенсоры з полімерним покриттям можуть проводитися без виконання досить дорогої операції заключної обробки, в ході якої на поверхню звичайного наносять шар мікролінз, що дозволяють сфокусувати падаюче світло. На цьому етапі на кожен піксель фотосенсора окремо наноситься крапля рідкого полімеру, який формує линзоподобную поверхню і застигає. Використання світлочутливої тонкої полімерної плівки, нанесеної рівномірно по всій поверхні фотосенсора, дозволяє отримати ще кращі результати, ніж нанесення мікролінз. При цьому, простота виробництва, дешевизна і значно менший рівень шлюбу роблять нову технологію досить перспективною для виготовлення сенсорів нових камер.
Ще одна перевага фотосенсорів нового типу полягає в підборі спеціального хімічного складу полімерного покриття. Як вже згадувалося вище, хімічний склад покриття може дозволити датчику ефективно захоплювати певну частину світлового спектра. Наприклад, полімери PCBM і P3HT ідеально підходять для діапазону видимого світла, а флуоресцентний полімер squaraine зробить фотодатчик чутливим до інфрачервоного світла.
"Вибираючи відповідні органічні сполуки для покриття, ми можемо досить просто реалізувати такі речі, які були до цього часу досить складними з технічної точки і дуже дорогими" - розповідає професор Паоло Лульи, - "В майбутньому нові полімерні фотосенсоры можуть стати основою інфрачервоних систем нічного бачення для водіїв і високочутливих камер для портативних пристроїв. Але, на жаль, у цій області ми спостерігаємо недостатня різноманітність відповідних полімерних матеріалів, що дозволяють реалізувати чутливість датчика в будь-якому необхідному діапазоні. Так що нам є над чим працювати далі".