Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Меньше пикселей при прежнем качестве
Наука и космос339 минут назад
Ученые из Университета Нагои (Япония) создали новый вид прозрачных фотосенсоров, основанных на оксиде цинка с добавлением галлия (GZO). Данная технология дает возможность одному пикселю одновременно воспринимать красный, зеленый и синий цвета, что потенциально позволит значительно уменьшить размеры датчиков изображения без ухудшения качества.
На сегодняшний день большинство цифровых камер применяют массив Байера: каждый пиксель сенсора фиксирует лишь один цвет — красный, зеленый или синий. Затем специальное программное обеспечение восстанавливает полное изображение, анализируя данные от соседних пикселей. Такой метод требует большого количества элементов на матрице и ограничивает возможности миниатюризации камер.
Японские исследователи предложили иной принцип функционирования. Их нанолисты из GZO способны регистрировать весь видимый спектр одновременно, а несколько прозрачных слоев, расположенных друг над другом, позволяют разделять цветовые компоненты без необходимости использования традиционных цветовых фильтров.
По расчетам ученых, если каждый пиксель сможет самостоятельно определять все три основных цвета, количество элементов на сенсоре можно будет сократить примерно на 75% при сохранении прежнего разрешения. Это открывает возможности для создания более компактных камер для смартфонов, медицинских эндоскопов, носимой электроники и других устройств с ограниченным пространством.
Одним из основных преимуществ нового материала является его почти полная прозрачность. Каждый слой нанолистов пропускает около 99,995% видимого света, поэтому несколько фоточувствительных элементов можно размещать друг над другом, не создавая значительных потерь изображения.
Тем не менее, обычный оксид цинка практически не реагирует на видимый свет, что делает его неэффективным для фотосенсоров. Чтобы изменить это свойство, ученые добавили в материал галлий. Легирование изменило электронную структуру оксида цинка и создало дополнительные энергетические состояния, благодаря которым материал стал эффективнее преобразовывать свет в электрический сигнал.
Несмотря на то, что в электричество превращается лишь около 0,005% поглощенной энергии света, экспериментальный сенсор продемонстрировал чувствительность до 800 А/Вт. Для сравнения, у многих современных коммерческих фотодатчиков этот показатель составляет около 10 А/Вт.
Опытный образец состоит из нескольких прозрачных слоев, работающих совместно. Первый слой фиксирует весь видимый диапазон, второй, после фильтрации красного света, отвечает за зеленую и синюю составляющие, а третий выделяет исключительно синий цвет. Такой принцип частично напоминает работу человеческого глаза, где разные типы светочувствительных клеток воспринимают отдельные диапазоны света, а затем мозг объединяет их в цветное изображение.
Помимо высокой чувствительности, GZO-сенсоры продемонстрировали впечатляющую устойчивость. Они сохраняли работоспособность при температурах до 400°C, в условиях вакуума и при высокой влажности. Это делает технологию потенциально интересной не только для смартфонов, но и для автомобильной электроники, промышленного оборудования и космических систем.
Еще одним преимуществом разработки стал относительно простой процесс производства. По словам исследователей, новые сенсоры можно изготавливать при комнатной температуре, что в перспективе может снизить стоимость их массового выпуска.
На данный момент технология находится на стадии лабораторного прототипа, однако ученые уверены, что прозрачные многослойные сенсоры могут стать основой нового поколения камер — более компактных, чувствительных и эффективных, чем современные решения.
DexterИсточники:Phys.orgНаука и космос3Наука39 минут назад
ИсточникПоделись видео: