Ingeniører afslører rekordsættende fleksibel fototransistor

Inspireret af pattedyrs øjne, University of Wisconsin-Madison elektriske ingeniører har skabt den hurtigste, mest lydhør fleksible silicium fototransistor nogensinde lavet.

Den innovative fototransistor kunne forbedre ydeevnen af ​​utallige produkter – lige fra digitale kameraer, nattesynsbriller og røgdetektorer til overvågningssystemer og satellitter-der er afhængige af elektroniske lyssensorer. Integreret i en digital kameralinse, for eksempel, det kan reducere omfanget og øge både optagelseshastigheden og kvaliteten af ​​video eller stillbilleder.

Udviklet af UW-Madison samarbejdspartnere Zhenqiang "Jack" Ma, professor i elektro- og computerteknik, og forsker Jung-Hun Seo, den højtydende fototransistor overstiger langt alle tidligere fleksible fototransistorparametre, herunder følsomhed og responstid.

Forskerne offentliggjorde detaljer om deres fremskridt i denne uge i tidsskriftet Avancerede optiske materialer .

Som menneskelige øjne, fototransistorer i det væsentlige fornemmer og samler lys, konverter derefter dette lys til en elektrisk ladning proportional med dets intensitet og bølgelængde. I tilfældet med vores øjne, de elektriske impulser overfører billedet til hjernen. I et digitalkamera, at elektrisk ladning bliver den lange streng af 1'ere og 0'ere, der skaber det digitale billede.

Mens mange fototransistorer er fremstillet på stive overflader, og er derfor flade, Mor og SEO er fleksible, hvilket betyder, at de lettere efterligner pattedyrøjenes adfærd.

"Vi kan faktisk lave kurven hvilken som helst form, vi kan lide, så den passer til det optiske system, " siger mor. "I øjeblikket, der er ingen nem måde at gøre det på."

Et vigtigt aspekt af succesen med de nye fototransistorer er forskernes innovative "flip-transfer" fremstillingsmetode, hvor deres sidste trin er at vende den færdige fototransistor på et plastiksubstrat. På det tidspunkt, et reflekterende metallag er på bunden.

"I denne struktur - i modsætning til andre fotodetektorer - kan lysabsorption i et ultratyndt siliciumlag være meget mere effektiv, fordi lys ikke blokeres af nogen metallag eller andre materialer, "Siger mor.

Forskerne placerede også elektroder under fototransistorens ultratynde siliciumnanomembranlag - og metallaget og elektroderne fungerer hver især som reflektorer og forbedrer lysabsorptionen uden behov for en ekstern forstærker.

"Der er en indbygget evne til at fornemme svagt lys, " siger mor.

Ultimativt, de nye fototransistorer åbner mulighedens dør, han siger.

"Denne demonstration viser et stort potentiale i højtydende og fleksible fotodetektionssystemer, " siger mor, hvis arbejde blev støttet af det amerikanske luftvåben. "Det viser mulighederne for højfølsom fotodetektion og stabil ydeevne under bøjningsforhold, som aldrig er blevet opnået på samme tid."