Neue Generation von Bildsensoren lässt sich aufsprühen

  • Im Test haben die organischen Sensoren eine bis zu dreimal höhere Lichtempfindlichkeit gegenüber herkömmlichen 
CMOS-Sensoren gezeigt.
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    foto: a. heddergott / tum

    Im Test haben die organischen Sensoren eine bis zu dreimal höhere Lichtempfindlichkeit gegenüber herkömmlichen CMOS-Sensoren gezeigt.

Organische Kamerasensoren sind lichtempfindlicher als herkömmliche Silizium-Sensoren, dafür aber in der Herstellung einfach und kostengünstig

Wissenschaftler der Technischen Universität München haben eine neue Generation von Bildsensoren entwickelt, die aus elektrisch leitenden Kunststoffen bestehen, die als hauchdünner Film aufgesprüht werden. Sie sind lichtempfindlicher als herkömmliche Silizium-Sensoren, aber einfacher und kostengünstiger zu produzieren. Darüber hinaus lässt sich die chemische Zusammensetzung der Kunststoff-Schicht gezielt verändern, so dass auch unsichtbare Bereiche des Lichtspektrums abgedeckt werden können. Als nächsten Schritt planen die Forscher günstige Infrarotlicht-Sensoren für Kompaktkameras oder Smartphones.

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. Paolo Lugli und Daniela Baierl von der Technischen Universität München (TUM) haben ein Verfahren entwickelt, um diese CMOS-Sensoren auf günstige Weise leistungsfähiger zu machen. Aufgebracht wird die Kunststoff-Lösung per Sprühbeschichtung.

Hohe Lichtempfindlichkeit

Im Test haben die organischen Sensoren nach Angaben der Wissenschafter 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, etwa 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.

Squarainfarbstoffe für 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 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, " meint Lugli. (red, derStandard.at, 25.01.2013)

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