使用有機光電二極管的線性圖像陣列的 SWIR 圖像系統的示意圖和性能

近紅外(NIR)和短波紅外(SWIR)光譜領域對高像素、低成本焦平面陣列的需求激增，原因在于它們在三維人臉識別、增強/虛擬現實、機器人和自動駕駛汽車等人工智能驅動技術中的潛在應用。傳統的 SWIR 光電二極管依賴于晶體鍺(Ge)或砷化鎵銦(InGaAs)，這些器件存在暗電流大、制造工藝復雜等局限性。有機半導體的出現為我們提供了一個前景廣闊的替代方案，它具有更容易制造和可調光學特性的潛力。

華南理工大學的研究人員創造了一類基于有機半導體的紅外光探測器，有望改變成像技術。發表在《中國高分子學報》上的一項研究顯示，這些有機光電二極管可在從近紫外到短波紅外的廣泛波長范圍內發揮作用，性能優于傳統的無機探測器。

利用具有窄帶隙的聚合物半導體，研究小組創造出了能夠探測多種紅外波長的薄膜光電二極管。這項新技術的性能水平可與傳統的無機光電探測器(如砷化鎵銦(InGaAs)制成的光電探測器)媲美，但成本僅為它們的一小部分。

研究人員將較大的雜原子、規整的骨架和側鏈上延伸的分支位置相結合，開發出了光譜響應范圍從近紫外到短波紅外的聚合物半導體。

由此產生的器件表現出令人印象深刻的特定檢測率，在 1.15 μm 波長下達到 5.55×1012 瓊斯，與基于 InGaAs 的檢測器相媲美。這些有機光電探測器被組裝成高像素密度的圖像陣列，其獨特之處在于無需在傳感層中進行像素級圖案化。這種方法簡化了制造過程，大大降低了成本。

主要研究人員之一黃飛教授說："我們開發的有機光電探測器標志著向高性價比、高性能紅外成像技術邁出了關鍵一步。這些器件為傳統的無機光電二極管提供了一種靈活、可擴展的替代品，其潛在應用范圍從工業機器人到醫療診斷。

這些新型有機光電探測器可能會對多個行業產生影響。它們為用于安防和監控的成像系統提供了低成本的替代品。此外，這種基于有機物的技術還能帶來更實惠、更方便的醫療成像設備，從而在醫療保健領域得到更廣泛的應用。這些設備的靈活性和可擴展性也為人工智能和機器人技術的創新應用打開了大門。

審核編輯 黃宇