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Optischer Sensor aus dem Drucker

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Optische Sensoren aus einem speziellen organischen Halbleitermaterial, das auf Licht reagiert, können auf ein Trägermaterial gedruckt werden. Solche Sensoren sind in der Lage, Farben zu unterscheiden. Daran arbeitet aktuell ein Forschungsprojekt des KIT.

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Organische Lichtsensoren mit farbselektiver Detektion, die durch Tintenstrahldruck mit halbleitenden Tinten hergestellt werden.
Organische Lichtsensoren mit farbselektiver Detektion, die durch Tintenstrahldruck mit halbleitenden Tinten hergestellt werden.
(Bild: Noah Strobel, KIT)

Mit modulierten Lichtimpulsen kann man sich durch Gebäude navigieren oder große Datenmengen innerhalb eines Raums übertragen. Einzige Bedingung: Das Licht darf nicht unterbrochen werden. Für die Kommunikation mit sichtbarem Licht spielen optische Sensoren eine wichtige Rolle: Sie finden Einsatz in Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmeldern. Forscher des KIT aus Karlsruhe nutzen Halbleitermaterialien, die auf Licht reagieren. Diese Halbleitermaterialien verändern bei Licht ihre Leitfähigkeit und die Lichtintensität lässt sich als elektrischer Strom messen.

Innerhalb dieser Klasse von Materialien gibt es einige, die sich wie Druckertinte mit einem Drucker auf ein Trägermaterial aufbringen lassen. Dabei reagieren die Materialien auf unterschiedliche Wellenlängen und können somit Farben unterscheiden. Dem Forscherteam um Dr. Hernandez-Sosa vom Lichttechnischen Institut des KIT ist es nun gelungen, eine Materialzusammensetzung zu finden, die sich für den Einsatz als wellenlängen-sensibler Lichtdetektor eignet und sich zudem auf flexible Träger aufdrucken lässt.

Dabei können Flächen von sehr klein bis sehr groß 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. Sie lassen sich für mobile Geräte verwenden“, erzählt Noah Strobel vom KIT.

Gedruckte Halbleiterbauelemente

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, insbesondere angesichts der steigenden Nachfrage nach Sensoren im Internet der Dinge, in Smart Cities und in der Industrie 4.0.

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