Beeldsensor voor infrarooddetectie: nauwkeuriger infraroodlicht

Het Imec instituut in Leuven heeft een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van dunne-film-beeldsensoren door het integreren van een gepinde fotodiode-structuur. Dit maakt het mogelijk om infraroodlicht op een nauwkeurigere en goedkopere manier te detecteren. Dit heeft belangrijke implicaties voor een reeks toepassingen, van auto’s die door rook of mist kunnen ‘zien’, tot smartphones die via gezichtsherkenning kunnen worden ontgrendeld.

Beeldsensor voor infraroodlicht

Het detecteren van zichtbaar licht gebeurt met behulp van op silicium gebaseerde sensoren. Echter, voor langere golflengtes, zoals infrarood, zijn andere halfgeleiders vereist. Deze materialen zijn vaak duurder, wat de toepassingen beperkt, ondanks de aanzienlijke interesse vanuit de industrie. Dunne-film-sensoren vormen een mogelijke oplossing vanwege hun betaalbare productieproces. Dit proces bestaat uit het aanbrengen van dunne lagen halfgeleidend materiaal op een substraat. Echter, deze sensoren hebben momenteel nog een lage beeldkwaliteit.

De hoge beeldkwaliteit van zichtbaar-licht-camera’s is grotendeels te danken aan de extra gepinde fotodiode-structuur die is geïntegreerd in silicium-sensoren. Tot nu toe was het echter niet mogelijk om deze structuur te integreren in andere halfgeleidersystemen. Imec is er nu voor het eerst in geslaagd om deze gepinde fotodiode-structuur succesvol te integreren in dunne-film beeldsensoren. Dit houdt in dat we infraroodbeelden met grotere precisie en detail kunnen vastleggen.

Toepassingen

De toepassingen voor dit type infrarood-beeldsensoren zijn talrijk. Dankzij hun kleinere 2D-structuur van dunne lagen halfgeleidend materiaal zijn ze bijzonder geschikt voor toepassingen waar ruimte en gewicht belangrijk zijn, zoals smartphones. Bovendien maken ze betaalbare infraroodcamera’s mogelijk die bijvoorbeeld bosbranden in een vroeg stadium kunnen detecteren. Ook kunnen ze worden toegepast in voedselsorteersystemen om een onderhuids beschadigde appel te onderscheiden van een verse appel. Tot slot kunnen infraroodsensoren geïntegreerd in voertuigen de rijveiligheid verbeteren door het zicht te verbeteren bij slechte weersomstandigheden.

Dankzij de gecombineerde expertise van Imec op het gebied van beeldsensoren en dunne-film fotodioden en transistoren, kon het instituut de huidige beperkingen van pixels overwinnen. De onderzoekers vonden een manier om de best presterende kortegolf-infraroodpixel te produceren op een kosteneffectieve manier. Ze zijn van plan verder te innoveren in samenwerking met industriële partners, zoals optimalisatie en opschaling van het productieproces van de dunne-film sensoren.

Bron: Robot Magazine