Imec bereikt doorbraak in beeldsensoren voor infrarooddetectie
imec, wereldleider in nano-elektronica en digitale technologieën, is er voor het eerst in geslaagd om een gepinde fotodiode-structuur te integreren in dunne-film-beeldsensoren.
Deze doorbraak, die gepubliceerd werd in het vakblad Nature Electronics, maakt het mogelijk om infraroodlicht nauwkeuriger en goedkoper te detecteren.
Het detecteren van infraroodlicht biedt tal van voordelen; denk maar aan camera's in voertuigen die door rook of mist kunnen 'kijken' en smartphones die ontgrendelen via gezichtsherkenning.
Terwijl zichtbaar licht wordt gedetecteerd via op silicium gebaseerde sensoren, zijn voor langere golflengtes, zoals infrarood, andere halfgeleiders nodig. Die andere materialen zijn duurder, waardoor de toepassingen gelimiteerd zijn, hoewel de interesse vanuit de industrie aanzienlijk is.
Dunne-film-sensoren bieden een mogelijke oplossing omwille van hun betaalbaar productieproces, waarbij dunne laagjes halfgeleidend materiaal op een substraat worden aangebracht, maar hebben momenteel nog een lage beeldkwaliteit.
Gepinde fotodiode structuur voor superieure beeldkwaliteit
De hoge beeldkwaliteit van zichtbaar-licht-camera’s is onder meer te danken aan de extra gepinde fotodiode-structuur die geïncorporeerd zit in silicium-sensoren. Tot nog toe was het echter niet mogelijk om deze structuur te incorporeren in andere halfgeleidersystemen.
Nu toont imec voor de eerste keer een succesvolle integratie van deze gepinde fotodiode-structuur in dunne-film beeldsensoren. Hierdoor kunnen infraroodbeelden met meer precisie en detail worden vastgelegd.
De toepassingen van dit soort infraroodsensoren zijn eindeloos. Dankzij hun kleinere 2D (i.p.v. 3D) structuur van dunne lagen halfgeleidend materiaal, zijn ze ideaal voor toepassingen waar ruimte en gewicht van belang zijn, zoals smartphones. Ze effenen ook de weg voor betaalbare infraroodcamera’s die bijvoorbeeld bosbranden in een vroeg stadium kunnen detecteren.
Of ze kunnen in voedselsorteersystemen gebruikt worden om een onderhuids gedeukte van een verse appel te onderscheiden. Tenslotte, waar de huidige rijhulpsystemen moeite hebben om objecten of mensen te detecteren bij slechte weersomstandigheden, kunnen infraroodsensoren geïntegreerd in voertuigen de rijveiligheid verhogen dankzij verbeterd zicht.
Imec doorbreekt grenzen
“Dankzij imecs gecombineerde expertise in beeldsensoren en dunne-film fotodioden en -transistoren, hebben we huidige beperkingen van pixels overtroffen. Onze onderzoekers vonden een manier om de best presterende korte-golf-infrarood pixel te produceren op een betaalbare manier.
We kijken uit naar verdere innovatie in samenwerking met industriële partners, zoals optimalisatie en opschaling van het productieproces van de dunne-film sensoren," zegt Pawel Malinowski, imec Program Manager 'Pixel Innovations'.
De bevindingen zijn gepubliceerd in de augustus 2023 editie van Nature Electronics: "Thin-film image sensors with a pinned photodiode structure’"
Als onafhankelijk onderzoekscentrum verbindt imec zich ertoe zijn expertise in te zetten om de feiten rond technologie en innovatie helder en objectief weer te geven, en zo de maatschappij te helpen ze te begrijpen en te plaatsen.
Foto imec : close-up van de infraroodsensor.
Remisebosweg 1, Heverlee, België
