Sensores de color sensibles al rojo, al azul y al verde apilados uno encima del otro en lugar de alinearse en un patrón de mosaico; este principio podría permitir la creación de sensores de imagen con una resolución y sensibilidad a la luz sin precedentes., hasta ahora, la realidad no ha cumplido con las expectativas. Los investigadores han desarrollado un prototipo de sensor que absorbe la luz de manera casi óptima, y que también es barato de producir.
El ojo humano tiene tres tipos diferentes de células sensoriales para la percepción del color: las células que son respectivamente sensibles al rojo, verde y azul se alternan en el ojo y combinan su información para crear una imagen de color general. Sensores de imagen, por ejemplo enLas cámaras de los teléfonos móviles funcionan de manera similar: los sensores azul, verde y rojo se alternan en un patrón tipo mosaico. Los algoritmos de software inteligentes calculan una imagen en color de alta resolución a partir de los píxeles de color individuales.
Sin embargo, el principio también tiene algunas limitaciones inherentes: como cada píxel individual solo puede absorber una pequeña parte del espectro de luz que lo golpea, se pierde una gran parte de la luz. Además, los sensores han alcanzado básicamente los límites depueden producirse miniaturizaciones y alteraciones no deseadas de la imagen; estos se conocen como efectos de muaré de color y deben eliminarse laboriosamente de la imagen terminada.
Transparente solo para ciertos colores
Por lo tanto, los investigadores han estado trabajando durante varios años en la idea de apilar los tres sensores en lugar de colocarlos uno al lado del otro. Por supuesto, esto requiere que los sensores en la parte superior dejen pasar las frecuencias de luz que no absorbenlos sensores debajo. A fines de la década de 1990, este tipo de sensor se produjo con éxito por primera vez. Consistía en tres capas de silicio apiladas, cada una de las cuales absorbía un solo color.
Esto en realidad resultó en un sensor de imagen disponible comercialmente. Sin embargo, esto no tuvo éxito en el mercado porque los espectros de absorción de las diferentes capas no eran lo suficientemente distintos, por lo que parte de la luz verde y roja fue absorbida por la capa sensible al azulPor lo tanto, los colores se volvieron borrosos y la sensibilidad a la luz fue menor que la de los sensores de luz ordinarios. Además, la producción de las capas de silicio absorbentes requirió un proceso de fabricación complejo y costoso.
Los investigadores de Empa han logrado desarrollar un prototipo de sensor que evita estos problemas. Consiste en tres tipos diferentes de perovskitas, un material semiconductor que se ha vuelto cada vez más importante durante los últimos años, por ejemplo en el desarrollo de nuevas células solares., debido a sus excelentes propiedades eléctricas y buena capacidad de absorción óptica. Dependiendo de la composición de estas perovskitas, pueden, por ejemplo, absorber parte del espectro de luz, pero permanecer transparentes para el resto del espectro. Los investigadores del grupo de Maksym KovalenkoEn Empa y ETH Zurich utilizaron este principio para crear un sensor de color con un tamaño de solo un píxel. Los investigadores pudieron reproducir imágenes bidimensionales unidimensionales y más realistas con una fidelidad de color extremadamente alta.
reconocimiento preciso de colores
Las ventajas de este nuevo enfoque son claras: los espectros de absorción están claramente diferenciados y el reconocimiento del color es mucho más preciso que con el silicio. Además, los coeficientes de absorción, especialmente para los componentes de luz con longitudes de onda más altas verde y rojo, son considerablemente más altos en las perovskitas que en el silicio. Como resultado, las capas se pueden hacer significativamente más pequeñas, lo que a su vez permite tamaños de píxeles más pequeños. Esto no es crucial en el caso de sensores de cámara ordinarios; sin embargo, para otras tecnologías de análisis,como la espectroscopía, esto podría permitir una resolución espacial significativamente mayor. Las perovskitas también se pueden producir utilizando un proceso relativamente barato.
Sin embargo, aún se necesita más trabajo para desarrollar aún más este prototipo en un sensor de imagen utilizable comercialmente. Las áreas clave incluyen la miniaturización de píxeles y el desarrollo de métodos para producir una matriz completa de dichos píxeles en un solo paso. Según Kovalenko, esto debería ser posible con las tecnologías existentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :