Druckbare Lichtsensoren haben ein Auge für Farben

Kameras, Lichtschranken und Bewegungs­melder verbindet eines: Sie arbeiten mit Licht­sensoren. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Tele­kommu­ni­kation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Daten­über­tragung mittels Licht ermöglichen. Wissen­schaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie ist jetzt ein ent­schei­dender Entwick­lungs­schritt gelungen: druck­bare Licht­sensoren, die Farben unterscheiden können.

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommuni­ka­tion mithilfe von sicht­barem Licht. Diese „Visible Light Communi­ca­tion“, kurz VLC, nutzt die Innen­beleuch­tung in Gebäuden für die optische Kommuni­ka­tion. Die Techno­logie bietet in Bezug auf Sicher­heit, Geschwin­dig­keit und Zugäng­lich­keit eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu aktuellen Über­tragungs­ver­fahren wie WLAN oder Blue­tooth. „Unsere Forschung trägt zu dieser Techno­logie bei, indem wir die Vorteile einer speziellen Art von Materialien, nämlich organische Halb­leiter, und deren Herstel­lung mit Druckt­echniken verbinden“, sagt Gerardo Hernandez-Sosa vom KIT.

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 einige, die wie Drucker­tinte mit einem Drucker auf ein Träger­material aufge­bracht werden können. Diese Materialien reagieren auf unter­schied­liche Wellen­längen, können also Farben unter­scheiden. Dem Team um Hernandez-Sosa ist es jetzt gelungen, eine Material­zusammen­setzung zu finden, die sich für den Einsatz als wellen­längen­sensibler Licht­detektor eignet und sich zudem auf flexible Träger aufdrucken lässt. Dabei können Flächen von sehr klein bis sehr groß bedruckt werden und das Layout lässt sich mithilfe eines Computers einfach gestalten. Die neuartigen Foto­sensoren können also in großen Stück­zahlen in jedem Design auf flexiblen, leichten Materialien herge­stellt werden und sind besonders für mobile Geräte geeignet.

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 sind die Chancen hoch, dass diese Elemente in Zukunft in vielen Anwendungen einge­setzt werden.

KIT / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  N. Strobel et al.: Color-selective Printed Organic Photodiodes for Filterless Multichannel Visible Light Communication, Adv. Mat., online 18. Februar 2020; DOI: 10.1002/adma.201908258
• Lichttechnisches Institut, Karlsruher Institut für Technologie