கரிம ஒளி உணரிகளின் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி முடிவுகள்

ஆராய்ச்சியாளர்கள், அதிக உணர்திறன் கொண்டதும் CMOS உற்பத்தி முறைகளுடன் இணக்கமானதுமான புதிய பச்சை ஒளியை உறிஞ்சும் ஒளிபுகும் கரிம ஒளி உணரிகளை உருவாக்கி நிரூபித்துள்ளனர். இந்த புதிய ஒளி உணரிகளை சிலிக்கான் கலப்பினப் பட உணரிகளில் இணைப்பது பல பயன்பாடுகளுக்குப் பயனுள்ளதாக இருக்கும். இந்தப் பயன்பாடுகளில் ஒளி அடிப்படையிலான இதயத் துடிப்பு கண்காணிப்பு, கைரேகை அங்கீகாரம் மற்றும் அருகிலுள்ள பொருட்களின் இருப்பைக் கண்டறியும் கருவிகள் ஆகியவை அடங்கும்.

ஸ்மார்ட்போன்களிலோ அல்லது அறிவியல் கேமராக்களிலோ பயன்படுத்தப்பட்டாலும், இன்றைய பெரும்பாலான பிம்ப உணர்விகள், ஒளி சமிக்ஞைகளை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றும் CMOS தொழில்நுட்பம் மற்றும் கனிம ஒளி உணர்விகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. கரிமப் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட ஒளி உணர்விகள் உணர்திறனை மேம்படுத்த உதவும் என்பதால் கவனம் ஈர்த்து வந்தாலும், உயர் செயல்திறன் கொண்ட கரிம ஒளி உணர்விகளைத் தயாரிப்பது இதுவரை கடினமாகவே இருந்து வருகிறது.

தென் கொரியாவின் அஜூ பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த இணை முதன்மை ஆய்வாளர் சங்ஜுன் பார்க் கூறியதாவது: “பெருந்திரளாக உற்பத்தி செய்யப்படும் CMOS பட உணரிகளில் கரிம ஒளி உணரிகளை இணைப்பதற்கு, இருட்டில் அதிக பிரேம் விகிதங்களில் கூர்மையான படங்களை உருவாக்க, பெரிய அளவில் எளிதாகத் தயாரிக்கக்கூடிய மற்றும் தெளிவான பட அங்கீகாரத் திறன் கொண்ட கரிம ஒளி உறிஞ்சிகள் தேவைப்படுகின்றன. இந்தத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய, ஒளிபுகும், பச்சை நிற உணர்திறன் கொண்ட கரிம ஒளி இருமுனைகளை நாங்கள் உருவாக்கியுள்ளோம்.”

ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆப்டிகா இதழில் இந்தப் புதிய கரிம ஒளி உணரியை விவரித்துள்ளனர். மேலும், சிவப்பு மற்றும் நீல வடிகட்டிகளைக் கொண்ட ஒரு சிலிக்கான் ஒளி இருமுனையத்தின் மீது, ஒளிபுகும் பச்சை நிறத்தை உறிஞ்சும் ஒரு கரிம ஒளி உணரியைப் பொருத்தி, அவர்கள் ஒரு கலப்பின RGB பிம்ப உணரியையும் உருவாக்கியுள்ளனர்.

தென் கொரியாவின் சாம்சங் மேம்பட்ட தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் (SAIT) ஆராய்ச்சிக் குழுவின் இணைத் தலைவரான கியுங்-பே பார்க் கூறியதாவது: “ஒரு கலப்பின கரிம இடையடுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்பட்டதன் மூலம், இந்த பிம்ப உணரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் பச்சை நிறத்தைத் தேர்ந்தெடுத்து ஒளியை உறிஞ்சும் கரிம அடுக்கானது, வெவ்வேறு வண்ணப் பிக்சல்களுக்கு இடையேயான குறுக்குத் தொடர்பைப் பெருமளவில் குறைக்கிறது. மேலும், இந்த புதிய வடிவமைப்பானது, உயர் செயல்திறன் கொண்ட கரிம ஒளி இருமுனைகளை, பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கான பிம்பமாக்கல் தொகுதிகள் மற்றும் ஒளி உணரிகளின் ஒரு முக்கிய அங்கமாக மாற்றக்கூடும்.”

மேலும் நடைமுறைக்குரிய கரிம ஒளி உணரிகள்

பெரும்பாலான கரிமப் பொருட்கள், வெப்பநிலைக்கு எளிதில் பாதிப்படையக்கூடிய தன்மை காரணமாக, பெருமளவு உற்பத்திக்கு உகந்தவை அல்ல. அவை, பிந்தைய பதப்படுத்துதலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்க இயலாதவையாக இருக்கின்றன அல்லது மிதமான வெப்பநிலையில் நீண்ட காலத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும்போது நிலைத்தன்மையற்றதாகி விடுகின்றன. இந்தச் சவாலைச் சமாளிக்க, விஞ்ஞானிகள் ஒளி உணரியின் (photodetector) தாங்கல் அடுக்கை (buffer layer) மாற்றி, அதன் நிலைத்தன்மை, செயல்திறன் மற்றும் கண்டறியும் திறனை மேம்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்தியுள்ளனர். கண்டறியும் திறன் என்பது, ஒரு உணரி பலவீனமான சமிக்ஞைகளை எவ்வளவு சிறப்பாகக் கண்டறிய முடியும் என்பதற்கான அளவீடாகும். "நாங்கள் எலக்ட்ரான் கடத்தும் அடுக்காக, பாத் காப்பர் லைன் (BCP) : C60 கலப்பினத் தாங்கல் அடுக்கை அறிமுகப்படுத்தினோம். இது, கரிம ஒளி உணரிக்கு அதிக செயல்திறன் மற்றும் இரைச்சலைக் குறைக்கும் மிகக் குறைந்த இருள் மின்னோட்டம் (dark current) உள்ளிட்ட சிறப்புப் பண்புகளை வழங்குகிறது," என்கிறார் சங்ஜுன் பார்க். இந்த ஒளி உணரியை, சிவப்பு மற்றும் நீல வடிகட்டிகளுடன் கூடிய ஒரு சிலிக்கான் ஒளி இருமுனையின் (silicon photodiode) மீது வைத்து ஒரு கலப்பினப் பட உணரியை (hybrid image sensor) உருவாக்க முடியும்.

புதிய ஒளி உணரியானது, வழக்கமான சிலிக்கான் ஒளி இருமுனைகளுக்கு இணையான கண்டறியும் விகிதங்களைக் கொண்டிருப்பதாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் காட்டுகின்றனர். இந்த உணரியானது 150 °C-க்கு மேற்பட்ட வெப்பநிலையில் 2 மணி நேரம் நிலையாகச் செயல்பட்டதுடன், 85 °C வெப்பநிலையில் 30 நாட்களுக்கு நீண்ட கால செயல்பாட்டு நிலைத்தன்மையையும் வெளிப்படுத்தியது. இந்த ஒளி உணரிகள் சிறந்த வண்ணச் செயல்திறனையும் காட்டுகின்றன.

அடுத்து, மொபைல் மற்றும் அணியக்கூடிய சென்சார்கள் (CMOS இமேஜ் சென்சார்கள் உட்பட), ப்ராக்ஸிமிட்டி சென்சார்கள், மற்றும் டிஸ்ப்ளேக்களில் உள்ள கைரேகை சாதனங்கள் போன்ற பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்காக, புதிய ஃபோட்டோடெடெக்டர்கள் மற்றும் ஹைப்ரிட் இமேஜ் சென்சார்களைத் தனிப்பயனாக்க அவர்கள் திட்டமிட்டுள்ளனர்.