Geïnspireerd door de ogen van zoogdieren, Elektrotechnici van de University of Wisconsin-Madison hebben de snelste, meest responsieve flexibele silicium fototransistor ooit gemaakt.

De innovatieve fototransistor zou de prestaties van talloze producten kunnen verbeteren, variërend van digitale camera's, nachtkijkers en rookmelders tot bewakingssystemen en satellieten - die afhankelijk zijn van elektronische lichtsensoren. Geïntegreerd in een digitale cameralens, bijvoorbeeld, het kan de omvang verminderen en zowel de acquisitiesnelheid als de kwaliteit van video of foto's verhogen.

Ontwikkeld door UW-Madison-medewerkers Zhenqiang "Jack" Ma, hoogleraar elektrotechniek en computertechniek, en onderzoekswetenschapper Jung-Hun Seo, de krachtige fototransistor overtreft verreweg alle eerdere flexibele fototransistorparameters, inclusief gevoeligheid en reactietijd.

De onderzoekers publiceerden deze week details over hun opmars in het tijdschrift Geavanceerde optische materialen .

Als menselijke ogen, fototransistoren detecteren en verzamelen in wezen licht, zet dat licht vervolgens om in een elektrische lading die evenredig is met de intensiteit en golflengte. In het geval van onze ogen, de elektrische impulsen geven het beeld door aan de hersenen. Bij een digitale camera, die elektrische lading wordt de lange reeks van enen en nullen die het digitale beeld creëren.

Hoewel veel fototransistoren op stijve oppervlakken worden gefabriceerd, en zijn daarom plat, Ma en Seo's zijn flexibel, wat betekent dat ze gemakkelijker het gedrag van zoogdierogen nabootsen.

"We kunnen de curve eigenlijk elke vorm geven die we willen om in het optische systeem te passen, " zegt mama. "Momenteel, er is geen gemakkelijke manier om dat te doen."

Een belangrijk aspect van het succes van de nieuwe fototransistoren is de innovatieve "flip-transfer" fabricagemethode van de onderzoekers, waarin hun laatste stap is om de voltooide fototransistor op een plastic substraat om te keren. Op dat punt, aan de onderkant zit een reflecterende metalen laag.

"In deze structuur kan - in tegenstelling tot andere fotodetectoren - lichtabsorptie in een ultradunne siliciumlaag veel efficiënter zijn omdat licht niet wordt geblokkeerd door metalen lagen of andere materialen, "zegt mama.

De onderzoekers plaatsten ook elektroden onder de ultradunne silicium nanomembraanlaag van de fototransistor - en de metalen laag en elektroden fungeren elk als reflectoren en verbeteren de lichtabsorptie zonder dat een externe versterker nodig is.

"Er is een ingebouwde mogelijkheid om zwak licht waar te nemen, "zegt mama.

uiteindelijk, de nieuwe fototransistoren openen de deur naar mogelijkheden, hij zegt.

"Deze demonstratie toont een groot potentieel in krachtige en flexibele fotodetectiesystemen, " zegt mama, wiens werk werd gesteund door de Amerikaanse luchtmacht. "Het toont de mogelijkheden van zeer gevoelige fotodetectie en stabiele prestaties onder buigomstandigheden, die nooit tegelijkertijd zijn bereikt."