Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Organische Photodioden für Sensoranwendungen

14.05.2014

Leistungsstark, preiswert und bei Bedarf sogar flexibel: Organische Photodioden sind eine vielversprechende Alternative zu siliziumbasierten Photodetektoren. Sie machen Kameras lichtempfindlicher oder prüfen Displays auf eine homogene Farbzusammensetzung. Fraunhofer-Forscher entwickeln Photodioden nach kundenspezifischen Anforderungen. Vom 3. bis 5. Juni präsentieren sie auf der Messe SENSOR + TEST in Nürnberg als Demonstrator einen Farbsensor (Halle 12, Stand 12-537).

Die Fähigkeit des Sehens verdanken wir ausgeklügelter Technik von Mutter Natur: Unser Auge nimmt Licht aus der Umgebung auf und wandelt es in der Netzhaut in ein elektrisches Signal um, das als Information an unser Gehirn weitergeleitet wird. Nach dem gleichen Prinzip arbeiten optische Bauelemente, auch Photodetektoren genannt.


Organische Photodioden sind besonders leicht und zudem preiswert in der Fertigung.

© Fraunhofer COMEDD

Sie stecken in Digitalkameras, und kommen außerdem in der Automatisierungstechnik, der Bioanalytik oder für bildgebende Diagnoseverfahren in der Medizin zum Einsatz. In der Regel bestehen die optischen Bauelemente aus anorganischen Materialien wie Silizium. Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Organik, Materialien und Elektronische Bauelemente COMEDD in Dresden entwickeln nun auch organische Photodioden (OPD) auf Basis von organischen Molekülen, zum Beispiel geeignete Farbpigmenten.

»Solche OPDs haben gleich mehrere Vorteile gegenüber anorganischen Bauelementen: Sie sind sehr leicht, preiswert in der Fertigung und sie erlauben auch flexible Anwendungen«, erklärt Dr. Olaf R. Hild, Abteilungsleiter am COMEDD.

Welcher Werkstoff zum Einsatz kommt, hängt vor allem davon ab, welches Wellenlängenspektrum ein Kunde für seine Anwendung benötigt. Organische Materialien sind jeweils nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich sensitiv – das bedeutet, sie reagieren beispielsweise nur auf grünes Licht.

Über die Materialauswahl können die Wissenschaftler also die spektrale Empfindlichkeit ihrer optischen Sensoren steuern und individuell anpassen. Die zur Verfügung stehenden Werkstoffe decken dabei bereits ein großes Wellenlängenspektrum ab. Für spezielle Anwendungen, etwa im UV- oder nahen Infrarotbereich, entwickeln die Dresdener Forscher darüber hinaus auch kompakte Mikrosensoren, die organische Halbleiter mit Siliziumtechnologie kombinieren.

Erhöhte Lichtempfindlichkeit durch Photodioden

Das Einsatzspektrum reicht von winzigen Sensorelementen in Kameras oder in der Bioanalytik bis hin zu großflächigen Anwendungen in der Qualitätskontrolle, etwa um bei der Automobilherstellung frühzeitig Lackschäden aufzuspüren. So können die OPDs beispielsweise in Lab-on-chip-Anwendungen bestimmte DNA-Sequenzen detektieren, die mit Fluoreszenzmarkern versehen wurden.

In hochwertigen Kameras lässt sich mithilfe der organischen Photodioden die Lichtempfindlichkeit steigern: »Um die Lichtempfindlichkeit heute verwendeter CCD-Chips zu erhöhen, können Kamerachips direkt mit unseren Photodioden beschichtet werden. Sie ermöglichen eine höhere Lichtsensitivität, da eine größere aktive Fläche genutzt werden kann«, erläutert Hild. Mit OPDs lässt sich prüfen, wie sich in Displays die Helligkeit verteilt und ob sich Farben homogen zusammensetzen.

Im Gegensatz zu siliziumbasierten Bauelementen sind mit OPDs zudem auch flexible Bauelemente möglich: Dabei werden die Photodioden auf Polymerfolien abgeschieden, die sich auch auf gewölbte oder gebogene Oberflächen aufbringen lassen. Somit lassen sich zum Beispiel spezielle Formen für die Qualitätskontrolle realisieren, in die das Prüfgut einfach hineingelegt wird.

Auf diese Weise ließe sich etwa eine ganze Autotür unter die Lupe nehmen – beispielsweise, um herauszufinden, ob die Qualität der Lackierung überall gleich gut ist oder ob Kratzer vorhanden sind. Vor allem bei großflächigen Anwendungen bieten sich OPDs als kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Technologien an: Silizium auf große Flächen zu bringen, ist sehr aufwändig und teuer.

Dagegen lassen sich OPDs mit einfachen Beschichtungsverfahren auf vergleichsweise preiswerte Materialien aufbringen. Dabei können die Forscher auf etablierte Fertigungstechnologien aufsetzen, etwa Verfahren zur Herstellung organischer Photovoltaik. Auf der diesjährigen SENSOR + TEST präsentieren die Forscher einen Farbsensor mit vier organischen Photodioden mit einer jeweils unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeit.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Mai/organische-photo...

Britta Widmann | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Fraunhofer IDMT auf der Prolight + Sound 2017: Objektbasierte Tonmischung wird noch einfacher!
03.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT

nachricht AERO 2017: Neuartiger elektrischer Antrieb für ökoeffizientes Fliegen mit Motorsegler
31.03.2017 | Technische Hochschule Wildau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten