Ett forskargrupp på DGIST har presenterat en ny högpresterande fotodiod som reducerar tjockleken till en sjättedel av konventionella kiseldioder. Enligt forskarna, de arbetade med att utveckla en teknik för att öka fotodiodernas stabilitet och prestanda med hjälp av kubiska perovskit -nanokristaller. Att tillämpa denna teknik på framtida fotodioder kommer att bidra till de områden som kräver hög ackumulering och upplösning.

Fotodioder av kisel, de grundläggande fotoelektriska omvandlingsenheterna för bildsensorer, betraktas som grundpelaren för en mängd olika bildbehandlingstillämpningar på grund av deras låga ljud, bred bandbreddsabsorption, och hög driftsfrekvens. Ändå, de kiselfotodioder som för närvarande används i industrin har förbättrad upplösning på grund av deras tjocklek, överstiger 3 mikrometer (μm). Perovskit, som är ett av de viktigaste substitutmaterialen, absorberar ljuset bra, men det var svårt att använda den på grund av dess låga stabilitet.

Som ett sätt att övervinna nackdelarna med befintliga material, Professor Chung uppmärksammade det faktum att cesium blyjodid (CsPbI3) perovskit bibehåller stabilitet i form av kubiska nanokristaller. Forskargruppen har utvecklat en ny typ av tunnfilmsfotodiod som använder kubiska cesium blyjodidperovskit nanokristaller och svavelföreningar mellan fotodiodens elektroder. Fotodioderna som utvecklats av teamet har förbättrat stabiliteten genom syrabasreaktioner mellan plumbumjoner (Pb2 +) och svavel (S2-) anjoner.

I den här studien, den optimerade 0,5-mikrometer tjocka tunnfilmsfotodioden visade en känslighet på 1,8 × 1012 Jones, liknar en kiselfotodiod. Dessutom, den kördes stabilt i mer än 10 timmar även under de tuffa förhållandena med relativ luftfuktighet på över 80 procent.

Forskarna föreslog en metod för att förbättra stabiliteten hos olika optiska enheter såsom ljusdioder och solceller med hjälp av perovskit och fotodioder. Vidare, cesium blyjodid perovskit nanokristaller förväntas användas i olika allestädes närvarande fält eftersom de kan bearbetas vid låga temperaturer.

"De små och högpresterande fotodioderna som utvecklats av denna forskning kommer att vara tillämpliga på autonoma fordon, militära och rymdutforskningsfält som kräver hög ackumulering och upplösning, "sade professor Chung." Vi kommer att fortsätta leda den fjärde industriella revolutionen genom att utveckla lågkostnad, hög effektivitet, och högstabila bildsensorer som använder perovskitfotodioder. "