Forschung & Entwicklung

Druckbare farbempfindliche Lichtsensoren

Für die Datenübertragung mit sichtbarem Licht über die Innenbeleuchtung von Gebäuden wurden druckbare organische Fotodioden entwickelt, die auch Wellenlängen unterscheiden können.

Kommunikation mithilfe von sichtbarem Licht (Visible Light Communication, VLC) nutzt die Innenbeleuchtung in Gebäuden für die optische Kommunikation. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg haben druckbare farbempfindliche Lichtsensoren entwickelt, die zukünftig für die Datenübertragung mit Licht eingesetzt werden könnten.

Einige Halbleitermaterialien reagieren auf Licht, indem sich ihre Leitfähigkeit ändert und die Lichtintensität als elektrischer Strom gemessen werden kann. Innerhalb dieser Klasse von Materialien gibt es zudem organische Halbleiter, die sich wie Druckertinte mit einem Drucker auf ein Trägermaterial aufbringen lassen. Diese Materialien reagieren auf unterschiedliche Wellenlängen, können also Farben unterscheiden. Den Forschern ist es nun gelungen, eine Materialzusammensetzung zu finden, die sich für den Einsatz als wellenlängensensibler Lichtdetektor eignet und sich zudem auf flexible Träger aufdrucken lässt. Dabei können sowohl kleine als auch große Flächen bedruckt werden. Das Layout lässt sich mithilfe eines Computers einfach gestalten. Diese Fotosensoren können in großen Stückzahlen in jedem Design auf flexiblen, leichten Materialien hergestellt werden. Daher sind sie besonders für mobile Geräte geeignet, sagen die Forscher.

Der Druck von Halbleiterbauelementen ist eine relativ junge Entwicklung, aber ihr Potenzial für zukünftige Anwendungen ist sehr hoch. Schon jetzt investiert die Industrie in großem Umfang in die Herstellung von gedruckten OLED-Displays für Fernseher und Smartphones. Auch gedruckte flexible Solarzellen oder Drucksensoren sind bereits im Handel. Die Herstellung von gedruckten Lichtdetektoren hat gleichfalls bereits das industrielle Niveau erreicht. Daher könnten diese Elemente in Zukunft in vielen Anwendungen eingesetzt werden, insbesondere angesichts der steigenden Nachfrage nach Sensoren im Internet der Dinge, in Smart Cities und in der Industrie 4.0.

von mg

Originalveröffentlichung:

[Noah Strobel et al., Color-selective Printed Organic Photodiodes for Filterless Multichannel Visible Light Communication. Advanced Materials, 2020. DOI: 10.1002/adma.201908258.]

www.kit.edu

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