ダイナミックレンジの広いイメージセンサー向けの電荷蓄積型有機ヘテロ接合フォトトランジスター

溶液プロセスで作製したフォトトランジスターは、イメージセンサーの性能を大幅に向上できる。フォトトランジスターは、大きな光伝導利得と、光照射に対する準線形応答性を示すため、フォトダイオード型イメージセンサーよりもダイナミックレンジが広く、ヒトの目に似た対数関数的なセンシングが可能になる。今回我々は、高移動度有機半導体と有機バルクヘテロ接合のヘテロ構造体でできた新しいフォトトランジスターを、溶液プロセスで作製したことを報告する。このフォトトランジスターは、映像フレーム期間中に光生成電荷を効率良く蓄積し、次に素早く放出する。これによって、読み出し時に光電流サンプリングを行う方式と比較して、信号対雑音比が大幅に向上する。フォトリソグラフィー法を用いずにプラスチック基板上に作製したフォトトランジスター型イメージセンサーは、100フレーム毎秒のとき100％を超える外部量子効率で電荷を蓄積した。加えて、このデバイスは光照射に対して準線形応答するので、最先端のイメージセンサーに匹敵する30フレーム毎秒で103 dBという広いダイナミックレンジを実現できる。