Photodetektor „sieht“ wie ein Tintenfisch

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Herkömmliche Photodetektoren benötigen externe Filter, um Farben zu „sehen“. Lesen Sie, wie jetzt ein neuer Lichtsensor filterlos Farberkennung direkt im Chip erlaubt.

Ein neuer Lichtsensor von der Rice University reagiert ohne externe Filter auf farbiges Licht. Dabei „sieht“ er ähnlich wie die Haut eines Tintenfisches. Dafür sorgen Elektronen-Oberflächenschwingungen – sogenannte Plasmonen – in einem speziellen Aluminiumgitter, das direkt in einem CMOS-Fertigungsprozess in den Silizium-Chip integriert werden kann.

In herkömmlichen Photodetektoren machen erst zusätzliche Filter die RGB-Komponenten des Lichts sichtbar und ermöglichen so Farbaufnahmen. Dabei sind die meisten Materialien in den Filtern nicht CMOS-kompatibel. Die Lichtsensoren der Rice University dagegen integrieren die Farberkennung direkt in den Photodetektor und sind so viel kompakter. Die Methode entspricht eher dem, wie Lebewesen Farben sehen. Konkret ahmt die vorgestellte Technologie die Farberkennung der Haut von Tintenfischen nach.

Das Pulpo-Gitter

Kopffüßer wie Oktopusse sind eigentlich farbenblind. Trotzdem passen sie ihre Farbe perfekt der Umgebung an. Man nimmt an, dass sie Farben direkt über die Haut wahrnehmen. Eben diese Art der Farbwahrnehmung wollte ein Forscherteam mit einem Gerät nachbilden und hat so eher durch Zufall den neuen „farbsehenden“ Photodetektor entdeckt.

Dafür wurde auf einem Silizum-Photodektor eine dünne Schicht Aluminium aufgebracht, über der sich noch eine extrem dünne Oxid-Schicht befindet. Diese Nanokonstruktion ergibt ein Plasmonen-Spaltgitter. Plasmonen sind Elektronen-Oberflächenschwingungen, die auf bestimmte Lichtwellenlängen reagieren und so dem Sensor die „farbige“ Eigenschaft verleihen. Dabei fungiert das Gitter zusätzlich wie eine Linse, die den Sensor mit einem „mehr“ an Licht versorgt.

 

Photodetektor