Gedruckte Lichtsensoren vom KIT Wellenlängensensibel und druckbar

Organische Lichtsensoren mit farbselektiver Detektion, die durch Tintenstrahldruck mit halbleitenden Tinten hergestellt werden.

Wissenschaftler am KIT haben druckbare Lichtsensoren entwickelt, die Farben sehen können. In der Telekommunikationstechnik der Zukunft könnten sie eine entscheidende Rolle spielen.

Optische Sensoren erobern immer mehr Anwendungen. Lichtsensoren finden beispielsweise Einsatz in Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmeldern. Doch auch die Kommunikation mithilfe von sichtbarem Licht (engl. Visible Light Communication, VLC) birgt hohes Zukunftspotenzial. VLC nutzt die Innenbeleuchtung in Gebäuden für die optische Kommunikation. Diese Technologie bietet in Bezug auf Sicherheit, Geschwindigkeit und Zugänglichkeit eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu aktuellen Übertragungsverfahren wie WLAN oder Bluetooth. Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gehen mit ihrer neuen Entwicklung noch einen Schritt weiter: »Wir verbinden die Vorteile einer speziellen Art von Materialien, nämlich organische Halbleiter, und deren Herstellung mit Drucktechniken«, so Dr. Gerardo Hernandez-Sosa vom Lichttechnischen Institut des KIT.

Zum Hintergrund: 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 nun 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. Das Layout lässt sich mithilfe eines Computers einfach gestalten. »Diese Fotosensoren können in großen Stückzahlen in jedem Design auf flexiblen, leichten Materialien hergestellt werden. Daher eignen sie sich besonders für mobile Geräte«, so Erstautor Noah Strobel.

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.