Een onderzoeksteam van DGIST heeft een nieuwe high-performance fotodiode onthuld die de dikte reduceert tot een zesde van conventionele silicium fotodiodes. Volgens de onderzoekers is ze werkten aan de ontwikkeling van een technologie om de stabiliteit en prestaties van fotodiodes te verbeteren met behulp van kubieke perovskiet-nanokristallen. Het toepassen van deze technologie op toekomstige fotodiodes zal bijdragen aan de velden die een hoge accumulatie en resolutie vereisen.

Silicium fotodiodes, de basis foto-elektrische conversie-eenheden van beeldsensoren, worden beschouwd als de steunpilaar voor een verscheidenheid aan beeldvormingstoepassingen vanwege hun lage ruis, brede bandbreedteabsorptie, en hoge werkfrequentie. Niettemin, de siliciumfotodiodes die momenteel in de industrie worden gebruikt, hebben vanwege hun dikte een beperkte resolutieverbetering, dan 3 micrometer (μm). Perovskiet, dat een van de belangrijkste vervangende materialen is, absorbeert licht goed, maar het was moeilijk om het in de praktijk te gebruiken vanwege de lage stabiliteit.

Als een manier om de nadelen van de bestaande materialen te overwinnen, Professor Chung besteedde aandacht aan het feit dat cesium-loodjodide (CsPbI3) perovskiet stabiel blijft in de vorm van kubische nanokristallen. Het onderzoeksteam heeft een nieuw type dunnefilm-fotodiode ontwikkeld met behulp van kubische cesium-loodjodide-perovskiet-nanokristallen en zwavelverbindingen tussen de elektroden van de fotodiode. De fotodiodes die door het team zijn ontwikkeld, hebben de stabiliteit verbeterd door zuur-base-reacties tussen loodionen (Pb2 +) en zwavel (S2-) anionen.

In dit onderzoek, de geoptimaliseerde dunne-film fotodiode van 0,5 micrometer dik vertoonde een gevoeligheid van 1,8×1012 Jones, vergelijkbaar met een silicium fotodiode. In aanvulling, het werkte stabiel gedurende meer dan 10 uur, zelfs onder de barre omstandigheden van een relatieve vochtigheid van meer dan 80 procent.

De onderzoekers stelden een methode voor om de stabiliteit van verschillende optische apparaten, zoals lichtgevende diodes en zonnecellen, te verbeteren met behulp van perovskiet en fotodiodes. Verder, cesium-loodjodide-perovskiet-nanokristallen zullen naar verwachting in verschillende alomtegenwoordige gebieden worden gebruikt, omdat ze bij lage temperaturen kunnen worden verwerkt.

"De kleine en krachtige fotodiodes die door dit onderzoek zijn ontwikkeld, zullen van toepassing zijn op autonome voertuigen, militaire en ruimteverkenningsgebieden die een hoge accumulatie en resolutie vereisen, " zei professor Chung. "We zullen de vierde industriële revolutie blijven leiden door goedkope, hoge efficiëntie, en zeer stabiele beeldsensoren die perovskiet-fotodiodes gebruiken."