Forschungsteams der Technischen Universität Dresden präsentieren einen neuartigen Ansatz zur Entwicklung organischer Photodetektoren (OPDs), die für ihre hohe Sensitivität und kostengünstige Produktion bekannt sind. Der innovative Photodetektor nutzt eine vereinfachte Struktur, indem er auf ein einziges organisches Halbleitermaterial in der photoaktiven Schicht setzt. Dies steht im Kontrast zu herkömmlichen OPDs, die typischerweise aus mehreren Schichten bestehen und oft zwei organische Absorbermoleküle kombinieren. Diese neue Strategie könnte die industrielle Herstellung erheblich vereinfachen und gleichzeitig die Leistung maximieren, so tu-dresden.de.

Unter der Leitung von Dr. Johannes Benduhn, der die Arbeitsgruppe OSENS am Institut für Angewandte Physik leitet, wird der neue OPD nun in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen eine beeindruckende interne Quanteneffizienz von 20 Prozent und eine hohe Sensitivität (D* = 10¹³ Jones), die mit kommerziellen Siliziumdetektoren vergleichbar ist. Diese Fortschritte könnten nicht nur die Herstellungskosten senken, sondern auch Anwendungen in der Sensorik und Photonik revolutionieren.

Ergebnisse und technologischer Fortschritt

Der OPD generiert Ladungsträger in weniger als einer Pikosekunde, was durch ultraschnelle transiente Absorptionsspektroskopie in Zusammenarbeit mit der Universität Bern nachgewiesen wurde. Quantenchemische Berechnungen der Technischen Universität München unterstützten ebenfalls die Forschungsresultate. Durch die Verwendung eines einzigen Materials ergibt sich eine vielversprechende Strategie, um die Herstellung von OPDs zu vereinfachen und die Nutzung etablierter Verfahren voranzutreiben. Dies könnte dem Markt für organische Elektronik neue Impulse geben, der sich zunehmend gegen die dominierenden anorganischen Technologien behauptet, wie aus einer umfassenden Übersicht in der Zeitschrift „Materials Horizons“ hervorgeht pubs.rsc.org.

Insbesondere werden die Vorteile organischer Photodetektoren wie Flexibilität, leichte Bauweise und unauffällige Integrationsmöglichkeiten in verschiedene Anwendungen hervorgehoben. OPDs eignen sich ideal für spezifische Wellenlängen, wodurch der Einsatz von klobigen optischen Filtern überflüssig wird. Jüngste Entwicklungen im Bereich der schmalbandigen OPDs zeigen, dass deren Leistung in Bezug auf Responsivität, Dunkelstrom und Reaktionsgeschwindigkeit erheblich verbessert werden kann, was für viele moderne sensorische Anwendungen von Bedeutung ist.

Anwendungsgebiete und Zukunftsausblick

Die Anwendungsmöglichkeiten für organische Photodetektoren sind vielfältig, von der Lichtdetektion in medizinischen Diagnosen bis hin zu Sensoren für die Qualitätsüberwachung in der Lebensmittelindustrie. OPDs können auch in Naginfrarotspektrometern integriert werden, was ihre Verwendung in der Nahinfrarotsensorik ermöglicht, einer wichtigen Technologie für viele Forschungs- und Industriebereiche tu-dresden.de.

Die kontinuierliche Forschung an neuen Materialien und Gerätekonzepten ist entscheidend, um die Leistung von OPDs weiter zu optimieren. Der Fokus liegt hierbei auch auf der Minimierung des schädlichen Dunkelstroms, der die Performance der Photodetektoren beeinträchtigen kann. Das Team um Dr. Benduhn zeigt sich optimistisch, dass durch diese Innovationen der Weg für die zukünftige Entwicklung effizienter und leistungsstarker organischer Photodetektoren geöffnet wird.