Los investigadores desarrollan ruido ultra bajo, fotodetector de alta sensibilidad

Las tecnologías que permiten el reconocimiento visual seguro en entornos de baja visibilidad están ganando una atención cada vez mayor en sectores, como la conducción autónoma, la aviación y el transporte inteligente. La niebla gruesa sigue siendo un gran desafío en las carreteras, carreteras montañosas y pistas de aeropuertos, donde los sistemas de reconocimiento basados ​​en la visión frecuentemente fallan.

Los sensores tradicionales de luz de luz visible, LiDAR e infrarrojos térmicos (IR) experimentan una fuerte caída en la relación señal / ruido (SNR) en condiciones de dispersión, lo que hace que la detección de objetos y peatones no sea confiable. Para superar estos desafíos, los investigadores buscan sensores de infrarrojo cercano (NIR) que pueden operar de manera estable y con bajo ruido en condiciones del mundo real.

Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Min-Chul Park en el Centro de Tecnología Quantum, en colaboración con el Prof. Jae Won Shim en la Universidad de Corea y el Profs. Jea Woong Jo y Sae Youn Lee en la Universidad de Dongguk han desarrollado un fotodetector orgánico de alta sensibilidad (OPD) que mantiene el rendimiento de ruido ultra bajo incluso en entornos de dispersión de luz.

El estudio se publica en la revista Materiales avanzados.

El equipo reconstruyó con éxito imágenes de transmisión en condiciones simuladas de niebla y humo y verificó cuantitativamente el rendimiento del sensor.

El estudio es notable ya que presenta la primera demostración experimental de un sistema de mejora de visibilidad basado en hardware en entornos de niebla realistas, lo que lleva el desarrollo anterior del equipo de una tecnología de eliminación de niebla de software basada en IA que recibió un premio de innovación CES 2025.

Con base en este logro, el equipo está avanzando una solución integrada de hardware de software para mejorar la visibilidad, apuntar a aplicaciones en conducción autónoma, infraestructura de transporte inteligente y vigilancia a base de drones.

Una innovación central del OPD se encuentra en una capa de bloqueo electrónico de monocapa autoensamblada desarrollada por el equipo, llamada 3PAFCN.

Esta capa, caracterizada por un nivel de energía homo profundo y una alta energía superficial, suprime efectivamente la corriente oscura y reduce las trampas de carga interfacial, mejorando así la estabilidad y la capacidad de respuesta del dispositivo.

A través de esta innovación estructural, el OPD logró una corriente de bajo ruido de 2.18 FA, junto con la mayor detectividad reportada entre los OPD de NIR de su tipo, superando el rendimiento de los fotodetectores comerciales basados ​​en silicio e indicando un fuerte potencial de comercialización.

El equipo también construyó un entorno de laboratorio que simula niebla real, donde realizaron experimentos de imágenes de un solo píxel utilizando el nuevo OPD. Incluso en condiciones de poca luz donde los sensores de espectro visible no pudieron detectar objetivos, el OPD capturó con éxito señales ópticas y formas de objeto reconstruidas.

Esta validación experimental demuestra el potencial de la OPD como un sensor de alta confiabilidad para su uso en escenarios de tráfico o seguridad de baja visibilidad.

“Este sensor de luz orgánica ultra baja permite la detección precisa de obstáculos incluso en la niebla densa, lo que lo hace ideal para sistemas asistidos por la visión en conducción autónoma, imágenes médicas y seguridad”, dijo el Dr. Min-Chul Park del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST).

“Su compatibilidad con sustratos flexibles y un bajo consumo de energía permite la implementación en varias plataformas, desde exteriores de vehículos e infraestructura vial hasta drones y sistemas de tráfico inteligentes, lo que sobrepasa las limitaciones de los sensores convencionales”.