В России создан первый тонкопленочный фотосенсор с широким спектральным диапазоном
Стартап «ДиАйПи» Группы компаний «ФлексЛаб» (входит в Северо-Западный наноценр) разработал технологию создания первого в России тонкопленочного матричного фотосенсора с широким спектральным диапазоном. Экспериментальный образец сенсора произвели на мощностях индустриального партнера — Российского Центра Гибкой электроники (входит в группу «ТехноСпарк»).
Разработка стартапа применима в широком спектре устройств оптической визуализации: рентгеновских аппаратах, биометрических сенсорах, приборах ночного видения. Интеграция тонкопленочных матричных фотосенсоров в перспективе изменит привычный вид этих устройств, сделав их более компактными и мобильными. Легкие и гибкие фотосенсоры стартапа не имеют жесткого форм-фактора и могут использоваться на изогнутых поверхностях различной площади. Это открывает дополнительные возможности индустриального внедрения. Например, в промышленные рентгеновские установки и приборы неразрушающего контроля для мониторинга сварных швов и структурных соединений готовых конструкций и материалов.
Матричный фотосенсор изображений создан на основе органических и перовскитных материалов. Использование данного типа полупроводников и применение печатных технологий позволило разработать ультратонкое (3 мкм), гибкое устройство с уникальными оптическими характеристиками. Способность фотосенсора регистрировать свет низкой интенсивности вплоть до единиц нановатт обеспечивает широкий диапазон обнаружения энергии излучения. Внедрение растворных методов в производственный цикл делает возможным производство тонкопленочных фотосенсоров большой площади.
«Одним из важных преимуществ нашего решения является оптимизация производственного процесса. Вместо того, чтобы производить отдельные компоненты и затем собирать их в единый продукт, мы наносим все функциональные слои фотосенсора на гибкую транзисторную матрицу, на производстве которой специализируется Российский центр гибкой электроники. Это позволяет создавать устройство в одном технологическом цикле, что сокращает время производства и стоимость затрат», — рассказала Мария Санджиева, технический директор стартапа «ДиАйПи».
Тестирование пилотной версии фотосенсора проводилось совместно с одним из ведущих российских производителей оборудования для лучевой диагностики. По результатам работ команда стартапа подала заявку в Роспатент на регистрацию двух ноу-хау.
По оценкам команды разработчиков, новая технология имеет высокий потенциал коммерциализации: из-за фотоэлектрических характеристик и недорого метода изготовления спрос на печатные сенсоры из органических и перовскитных полупроводников будет расти. Согласно данным исследования IDTechEx, к 2030 году прогнозируемый объем рынка устройств с интегрированными тонкопленочными фотосенсорами составит $1,8 млрд, из них доля сенсоров для рентгеновских аппаратов — более $25 млн, а для биометрической идентификации — $15 млн.
«ФлексЛаб» — группа компаний Северо-Западного наноцентра, специализирующихся на разработке и внедрении решений в области гибкой электроники и фотовольтаике.
ДиАйПи (DIP) — стартап Группу компаний «ФлексЛаб», которая является совместным проектом Северо-Западного наноцентра и Университета ИТМО, специализируется на разработке и интеграции печатной технологии создания органических и гибридных органо-неорганических перовскитных материалов для производства матричных фотодетекторов.
Научно-исследовательскую работу по созданию матричного фотосенсора стартап начал в 2021 году и проводил в три этапа. Сначала разрабатывались компонентные составы и способы нанесения фотоактивных слоев, затем — методы создания гибких фотодиодов с чувствительностью в широком спектральном диапазоне. На последнем шаге была проведена интеграция диодных структур с тонкопленочной транзисторной матрицей. Разработанные в процессе НИОКР гибкие фотодиоды обладают высоким потенциалом для дальнейшего внедрения и коммерциализации. С их помощью можно создавать фотодетекторы для различных применений, таких как спектрально-селективное обнаружение, носимые электронные устройства (медицинские датчики для мониторинга состояния здоровья). Также их можно интегрировать в многофункциональные сенсорные системы.
