Датчик на основе перовскита может захватывать в три раза больше света и обеспечивать более высокое разрешение, чем традиционные кремниевые сенсоры. Технология может улучшить качество фотографии при слабом освещении и расширить возможности машинного зрения.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и компании Empa разработали сенсор на основе перовскитного галогенида свинца. В отличие от кремниевых датчиков, где каждый пиксель получает лишь треть света из-за цветных фильтров, новый сенсор использует принцип объемного разделения цветов.
В кремниевых сенсорах специальные фильтры блокируют ненужные длины волн: например, красный пиксель пропускает только красный свет, фильтруя синий и зеленый. Это ограничивает светочувствительность и снижает качество изображения при плохом освещении.
Перовскитный датчик работает принципиально иначе: его химический состав можно настраивать так, чтобы материал избирательно поглощал нужную часть спектра. Ионы йода усиливают чувствительность к красному свету, брома — к зеленому, хлора — к синему. При этом каждый слой остается прозрачным для других длин волн.
Это позволяет размещать слои пикселей вертикально, один над другим, а не в шахматном порядке, как у кремниевых сенсоров. В результате каждый пиксель может регистрировать весь цветовой диапазон одновременно, что теоретически утраивает светочувствительность и разрешение.
Расположение пикселей в кремниевом (слева) и перовскитном (справа) датчике изображения. Иллюстрация: Sergii Yakunin, ETH Zürich, Empa
Команда уже создала два полностью функциональных тонкопленочных прототипа. В экспериментах перовскитовые сенсоры показали лучшую светочувствительность, более точную цветопередачу и устранили некоторые артефакты цифровой фотографии, такие как эффект муара.
Исследователи отмечают и потенциал для машинного зрения. В отличие от человеческого глаза, алгоритмы часто требуют больше трех цветовых каналов и работы в других диапазонах длин волн. Кремниевые сенсоры для таких задач нуждаются в дополнительных фильтрах и сложной обработке. Перовскит решает это без фильтров и с большей гибкостью.
Пока технология находится на ранней стадии. Размер пикселей в прототипах — от 0,5 до 1 мм, тогда как у коммерческих сенсоров — доли микрометра. Однако команда уверена, что сможет добиться миниатюризации и адаптировать электронику под новый полупроводниковый материал.
