Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Organische Sensoren machen Kameras lichtempfindlicher: Bildsensoren aus der Sprühdose

22.01.2013
Wissenschaftler der Technischen Universität München haben eine neue Generation von Bildsensoren entwickelt: Sie sind lichtempfindlicher als herkömmliche Silizium-Sensoren, dabei ist ihre Herstellung einfach und kostengünstig.

Sie bestehen aus elektrisch leitenden Kunststoffen, die als hauchdünner Film aufgesprüht werden. Die chemische Zusammensetzung der Kunststoff-Schicht lässt sich zudem gezielt verändern, so dass auch unsichtbare Bereiche des Lichtspektrums abgedeckt werden können. Der nächste Schritt: Günstige Infrarotlicht-Sensoren für Kompaktkameras oder Smartphones (Nature Communications).

Bildsensoren sind das Herzstück jeder Digitalkamera. Bevor ein Schnappschuss auf dem Display erscheint, wandeln sie das Licht aus dem Objektiv in elektrische Signale um. Daraus berechnet der Bildprozessor das fertige Foto.

Viele Kompakt- und Handykameras arbeiten mit siliziumbasierten Bildsensoren, die mit CMOS-Technologie (complementary metal oxide semiconductor) hergestellt sind. Prof. Paolo Lugli und Dr. Daniela Baierl von der Technischen Universität München (TUM) haben ein Verfahren entwickelt, um diese CMOS-Sensoren auf günstige Weise leistungsfähiger zu machen. Dazu setzen sie auf einen hauchdünnen Film aus organischen Verbindungen, also aus Kunststoffen.

Aufgebracht wird die Kunststoff-Lösung auf die Oberfläche der Bildsensoren. Die Wissenschaftler haben Rotations- und Sprühverfahren getestet, um den Kunststoff in seiner flüssigen, gelösten Form präzise und kostengünstig aufzubringen. Nur wenige hundert Nanometer dünn und ohne Makel muss der Kunststoff-Film sein. Als beste Lösung hat sich die Sprühbeschichtung erwiesen, ob mithilfe eines einfachen Farbsprühgerätes oder eines Sprühroboters.

Dünne Schicht mit hoher Lichtempfindlichkeit

Im Test haben die organischen Sensoren bereits ihre Überlegenheit bewiesen: Sie sind bis zu dreimal lichtempfindlicher als herkömmliche CMOS-Sensoren, bei denen elektronische Bauteile einen Teil der Pixel und damit der lichtaktiven Siliziumfläche verdecken.

Bei der Herstellung der organischen Sensoren entfällt die sonst übliche, teure Nachbearbeitung des CMOS-Sensors, z.B das Aufbringen von Mikrolinsen zur Verstärkung des Lichteinfalls. Jeder Pixel wird vollständig, inklusive seiner Elektronik, mit der flüssigen Kunststoff-Lösung besprüht und erhält so eine zu 100 Prozent lichtempfindliche Oberfläche. Für den Einsatz in Kameras sind die organischen Sensoren auch durch ihr geringes Bildrauschen und die hohe Bildrate gut geeignet.

Potenzial für günstige Infrarot-Sensoren

Ein weiterer Vorteil des Kunststoff-Sensors: Je nachdem, welche chemischen Verbindungen verwendet werden, ändert sich das erfassbare Lichtspektrum. Eine Mischung der Polymere PCBM und P3HT eignet sich, um sichtbares Licht aufzufangen. Andere organische Verbindungen, zum Beispiel Squarainfarbstoffe, sind hingegen empfindlich für nahes Infrarotlicht.

„Mit geeigneten organischen Verbindungen können wir neue Anwendungsgebiete erschließen, die bislang mit hohen Kosten verbunden waren“, erklärt Prof. Paolo Lugli, der den TUM-Lehrstuhl für Nanoelektronik inne hat. „Mit organischen Infrarot-Sensoren lassen sich künftig zum Beispiel Nachtsicht-Fahrassistenten ausstatten, aber auch ganz normale Kompakt- oder Handykameras. Bislang fehlen dafür auf dem Markt aber noch die geeigneten Polymere.“

Publikation:
Daniela Baierl, Lucio Pancheri, Morten Schmidt, David Stoppa, Gian-Franco Dalla Betta, Giuseppe Scarpa, Paolo Lugli, 2012: A hybrid CMOS-imager with a solution-processable polymer as photoactive layer, Nature Communications, doi:10.1038/ncomms2180

http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n10/full/ncomms2180.html

Kontakt:
Technische Universität München
Lehrstuhl für Nanoelektronik
Prof. Paolo Lugli
T: +49 (0) 89 289 25333
E: lugli@tum.de
W: www.nano.ei.tum.de
Pressemitteilung und Bildmaterial im Web:
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/30292/
Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 480 Professorinnen und Professoren, 9.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 32.000 Studierenden eine der führenden technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunktfelder sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. Nach zahlreichen Auszeichnungen wurde sie 2006 und 2012 vom Wissenschaftsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Exzellenzuniversität gewählt. In nationalen und internationalen Vergleichsstudien rangiert die TUM jeweils unter den besten Universitäten Deutschlands. Die TUM ist dem Leitbild einer forschungsstarken, unternehmerischen Universität verpflichtet. Weltweit ist die TUM mit einem Forschungscampus in Singapur sowie Niederlassungen in Peking (China), Brüssel (Belgien), Kairo (Ägypten), Mumbai (Indien) und Sao Paulo (Brasilien) vertreten.

Prof. Paolo Lugli | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.nano.ei.tum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Eine Frage der Richtung
27.05.2016 | Universität Konstanz

nachricht Computational High-Throughput-Screening findet neue Hartmagnete die weniger Seltene Erden enthalten
25.05.2016 | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiroler Technologie zur Abwasserreinigung weltweit erfolgreich

Auf biologischem Weg und mit geringem Energieeinsatz wandelt ein an der Universität Innsbruck entwickeltes Verfahren in Kläranlagen anfallende Stickstoffverbindungen in unschädlichen Luftstickstoff um. Diese innovative Technologie wurde nun gemeinsam mit dem US-Wasserdienstleister DC Water weiterentwickelt und vermarktet. Für die Kläranlage von Washington DC wird die bisher größte DEMON®-Anlage errichtet.

Das DEMON®-Verfahren wurde bereits vor elf Jahren entwickelt und von der Universität Innsbruck zum Patent angemeldet. Inzwischen wird die Technologie in rund...

Im Focus: Worldwide Success of Tyrolean Wastewater Treatment Technology

A biological and energy-efficient process, developed and patented by the University of Innsbruck, converts nitrogen compounds in wastewater treatment facilities into harmless atmospheric nitrogen gas. This innovative technology is now being refined and marketed jointly with the United States’ DC Water and Sewer Authority (DC Water). The largest DEMON®-system in a wastewater treatment plant is currently being built in Washington, DC.

The DEMON®-system was developed and patented by the University of Innsbruck 11 years ago. Today this successful technology has been implemented in about 70...

Im Focus: Optische Uhren können die Sekunde machen

Eine Neudefinition der Einheit Sekunde auf der Basis von optischen Uhren wird realistisch

Genauer sind sie jetzt schon, aber noch nicht so zuverlässig. Daher haben optische Uhren, die schon einige Jahre lang als die Uhren der Zukunft gelten, die...

Im Focus: Computational High-Throughput-Screening findet neue Hartmagnete die weniger Seltene Erden enthalten

Für Zukunftstechnologien wie Elektromobilität und erneuerbare Energien ist der Einsatz von starken Dauermagneten von großer Bedeutung. Für deren Herstellung werden Seltene Erden benötigt. Dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg ist es nun gelungen, mit einem selbst entwickelten Simulationsverfahren auf Basis eines High-Throughput-Screening (HTS) vielversprechende Materialansätze für neue Dauermagnete zu identifizieren. Das Team verbesserte damit die magnetischen Eigenschaften und ersetzte gleichzeitig Seltene Erden durch Elemente, die weniger teuer und zuverlässig verfügbar sind. Die Ergebnisse wurden im Online-Fachmagazin »Scientific Reports« publiziert.

Ausgangspunkt des Projekts der IWM-Forscher Wolfgang Körner, Georg Krugel und Christian Elsässer war eine Neodym-Eisen-Stickstoff-Verbindung, die auf einem...

Im Focus: University of Queensland: In weniger als 2 Stunden ans andere Ende der Welt reisen

Ein internationales Forschungsteam, darunter Wissenschaftler der University of Queensland, hat im Süden Australiens einen erfolgreichen Hyperschallgeschwindigkeitstestflug absolviert und damit futuristische Reisemöglichkeiten greifbarer gemacht.

Flugreisen von London nach Sydney in unter zwei Stunden werden, dank des HiFiRE Programms, immer realistischer. Im Rahmen dieses Projekts werden in den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie sieht die Schifffahrt der Zukunft aus? - IAME-Jahreskonferenz in Hamburg

27.05.2016 | Veranstaltungen

Technologische Potenziale der Multiparameteranalytik

27.05.2016 | Veranstaltungen

Umweltbeobachtung in nah und fern

27.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Stressoren erkennen, Belastungen reduzieren, Fachwissen erlangen

27.05.2016 | Seminare Workshops

HDT SOMMERAKADEMIE 2016

27.05.2016 | Seminare Workshops

11 Millionen Euro für die Erforschung von Magnetfeldsensoren für die medizinische Diagnostik

27.05.2016 | Förderungen Preise