Sun Mar 29 2020

03 29

Gedrukte halfgeleider lichtsensoren

19/02/2020

Door Ad Spijkers

In de toekomst kunnen gedrukte lichtsensoren een belangrijke rol spelen in de telecommunicatie door datatransmissie met licht mogelijk te maken.


     

Camera's, lichtschermen en bewegingsmelders hebben één ding gemeen: ze werken met lichtsensoren die al onmisbaar zijn in veel toepassingen. Onderzoekers van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) aan het InnovationLab in Heidelberg hebben een beslissende stap gezet in de ontwikkeling: afdrukbare lichtsensoren die kleuren kunnen zien.

Nieuwe technologieën zullen de vraag naar optische sensoren voor een verscheidenheid aan toepassingen vergroten, communicatie met waaronder zichtbaar licht (visible light communication, VLC). VLC maakt voor optische communicatie gebruik van binnenverlichting in gebouwen. In termen van beveiliging, snelheid en toegankelijkheid biedt deze technologie een aantal voordelen ten opzichte van huidige transmissiemethoden zoals WLAN of Bluetooth. Het onderzoek draagt bij aan deze technologie door de voordelen van een speciaal type materiaal (organische halfgeleiders) en de productie hiervan, te combineren met druktechnieken.

Geleiders

Geleiders vormen de basis van computers, smartphones, zonnecellen en veel andere technologieën. Sommige halfgeleidermaterialen reageren op licht door hun geleidbaarheid te veranderen en de lichtintensiteit als elektrische stroom te meten. Binnen deze klasse van materialen zijn er enkele die met behulp van een printer als inkt op een substraat kunnen worden aangebracht. Deze materialen reageren op verschillende golflengtes, zodat ze kleuren kunnen differentiëren.

Het onderzoeksteam heeft een materiaalsamenstelling gevonden die geschikt is voor gebruik als golflengtegevoelige lichtdetector en op flexibele substraten kan worden afgedrukt. Er kunnen zowel zeer kleine als zeer grote oppervlakken worden afgedrukt. De lay-out kan eenvoudig worden ontworpen met behulp van een computer. De fotosensoren kunnen in grote hoeveelheden in elk ontwerp worden geproduceerd op flexibele, lichte materialen. Dit maakt ze bijvoorbeeld geschikt voor mobiele apparaten.

Het bedrukken van halfgeleiderapparaten is een relatief recente ontwikkeling, maar het potentieel voor toekomstige toepassingen is groot. De industrie investeert al fors in de productie van bedrukte OLED-schermen voor televisies en smartphones. Gedrukte flexibele zonnecellen of druksensoren zijn ook al op de markt. De productie van bedrukte lichtdetectoren heeft ook al het industriële niveau bereikt. Daarom is de kans groot dat deze elementen in de toekomst in veel toepassingen zullen worden gebruikt, vooral gezien de toenemende vraag naar sensoren in het Internet of Things, in Smart Cities en in Industrie 4.0.

Foto: Noah Strobel, KIT