Forum Übersicht - Allgemeine Gerätetechnik » Neue Sensoren mit hoher Lichtempfindlichkeit

InVisage Technologies hat mit den Quantum Dots eine neue Sensotechnik entwickelt, die als Film auf Silizium Wafer aufgebracht wird. Die Quantum Dots sollen 90% des einfallenden Lichts nutzen während dies bei herkömmlichen Siliziumsensoren nur 25% sein. Die ersten Sensoren sollen im 4. Quartal 2010 ausgeliefert werden.

http://www.dpreview.com/news/1003/10032201quantumfilm.asp

Hoffentlich wird die Technik auch lizensiert, sonst werden wir sie bei Sony wohl nicht so schnell sehen.

Edit: Noch ein paar Links:
http://www.technologyreview.com/communications/24840/?a=f (2-seitiger Artikel)

http://www.eetimes.com/news/design/rss/sho...0253&pgno=1

Diskussion auf Dpreview:
http://forums.dpreview.com/forums/readflat...mp;changemode=1

ZITATThe first application will be in mobile phones sensors later this year.[/quote]
Das sieht für mich danach aus, als könnte man (zumindest vorerst) nur sehr kleine Sensoren damit herstellen. Von DSLR-Sensoren sind wir da noch weit entfernt.
Erinnert mich ein bisschen an die Hoffnung, dass die EXMOR-R Sensoren in die SLR einziehen. Hat sich auch nicht bewahrheitet.

ZITAT(MajorTom @ 2010-03-23, 8:36) Das sieht für mich danach aus, als könnte man (zumindest vorerst) nur sehr kleine Sensoren damit herstellen. Von DSLR-Sensoren sind wir da noch weit entfernt.
Erinnert mich ein bisschen an die Hoffnung, dass die EXMOR-R Sensoren in die SLR einziehen. Hat sich auch nicht bewahrheitet.[/quote]

Bei den Exmor-R Sensoren war allerdings von Anfang an klar, dass sie bei großen Sensoren kaum etwas bringen, weil der prozentuale Leitungsanteil dort gering ist und damit der Gewinn an zusätzlicher Fläche pro Pixel minimal ist, während bei kleinen Sensoren durch das Fehlen der Leitungen auf der Lichteinfallseite ein größerer Oberflächenanteil gewonnen wird. Trotzdem können die Sony Kompaktkameras mit Exmor-R Sensor nicht mit den wirklich guten Geräten dieser Klasse mithalten. Bei den nochmals kleineren Handysensoren mag das allerdings anders sein.

Solche grundsätzlichen Limitationen gibt es bei dem Quantum Dots Film aber nicht, wobei auch hier bei größeren Sensoren der Effekt geringer sein könnte. Allerdings wird z.T. die tatsächliche Anwendbarkeit und die Praxisreife der Technik bezweifelt. Neben dem Diskussionsthread bei Dpreview sei hier die Diskussion bei Dyxum erwähnt, in dem u.a. die Wirksamkeit der neuen Technik ganz angezweifelt wird:
http://www.dyxum.com/dforum/quantumfilm-wi...topic60606.html
Michael Hohner Schreibt dort, dass die Lichterfassungsrate (meine freie Übersetzung) konventioneller Halbleitersensoren bereits bei 90% liege (und nicht bei 25% wie von InVisage angegeben).

QUOTE (Reisefoto @ 2010-03-22, 19:29) InVisage Technologies hat mit den Quantum Dots eine neue Sensotechnik entwickelt, die als Film auf Silizium Wafer aufgebracht wird. Die Quantum Dots sollen 90% des einfallenden Lichts nutzen während dies bei herkömmlichen Siliziumsensoren nur 25% sein. Die ersten Sensoren sollen im 4. Quartal 2010 ausgeliefert werden.[/quote]
Alter Hut. Sowas ähnliches haben ein Kollege und ich vor 25 Jahren schon gemacht, um die UV-Empfindlichkeit von "normalen" CCDs zu erhöhen. Nachdem's dann BI CCDs in Massen gab, war das Thema durch.

Nachtrag: Ahnliches wird wohl heute noch kommerziell gemacht: http://lmgtfy.com/?q=ccd+lumogen

Das ist das Los des Helden...

QUOTE (ingobohn @ 2010-03-23, 18:47) Das ist das Los des Helden...[/quote]
Vielen Dank für diesen überaus sachlichen Beitrag. Mit Heldentum hat das nix zu tun. Es war schlicht Teil meines Jobs.

In Singapur ist ein Sensor entwickelt worden, der tausendmal lichtempfindlicher als herkömmliche Kamerasensoren sein soll. Daneben soll er auch billiger sein und wesentlich weniger Energie verbrauchen. Der Sensor arbeitet mit Kohlenstoff Nanostrukturen. Die Technik soll in den üblichen Produktionsprozess von CMOS Sensoren integrierbar sein.

Das wichtigste kurz und bündig bei CNET Australia:
http://www.cnet.com.au/graphene-sensor-hol...71.htm?feed=rss

Etwas längerer Artikel bei Science Daily, in dem in der zweiten Hälfte auf die Funktionsweise eingegangen wird:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/...30530094624.htm

Noch mehr:
http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n5...ncomms2830.html

ZITAT(Reisefoto @ 2013-06-02, 2:35) In Singapur ist ein Sensor entwickelt worden, der tausendmal lichtempfindlicher als herkömmliche Kamerasensoren sein soll.[/quote]
Das habe ich anders verstanden. Du beziehst dich wohl auf folgende Passage aus dem Science Daily (wohl so eine Art Bild-Zeitung der Wissenschaft?):

ZITATNot only is the graphene sensor 1,000 times more sensitive to light than current imaging sensors found in today's cameras...[/quote]
Das ist doppelt falsch:
1. "sensitive": Wir haben selbst bei stinknormalen CCDs schon vor Jahren eine Quantenausbeute von irgendwo zwischen 10% und 20% (Schaubild) erreicht. Selbst, wenn wir von nur 10% ausgehen, bedeutet das, dass 10% der Photonen ein Elektron auslösen. Wir können diese Quantenausbeute maximal verzehnfachen, dann sind wir bei 100%. Das heißt, dass jedes Photon ein Elektron auslöst. Mehr geht nicht. Maximale Empfindlichkeit erreicht. Eine 1000-fache Steigerung der Empfindlichkeit ist also gar nicht möglich.
2. "current imaging sensors found in today's cameras": Stimmt nicht. Liest man den Nature-Artikel (Nature ist das naturwissenschaftliche Magazin schlechthin, hier findet man die ersten Veröffentlichungen zu aktuellen Forschungen im Original), dann sind die neuen Graphensensoren 1000 mal "empfindlicher" als die herkömmlichen:
ZITAT... pure monolayer graphene-based photodetectors. However, the maximum responsivity of these photodetectors is below 10 mA W−1, which significantly limits their potential for applications. Here we report high photoresponsivity (with high photoconductive gain) of 8.61 A W−1 in pure monolayer graphene photodetectors, about three orders of magnitude higher than those reported in the literature ...[/quote]
"Empfindlichkeit" steht in diesem Zusammenhang für die spektrale Empfindlichkeit. Ich finde diesen Begriff etwas irreführend, das englische Responsivity trifft es besser: Es geht um den Strom, der pro Watt (einfallender Licht-)Leistung erzeugt wird. Da lagen die herkömmlichen Graphensensoren bei weniger als 10mA/W und die neuen liegen bei fast 10.000mA/W - da ist der Faktor 1.000. Herkömmliche CCDs liegen dazwischen, beispielsweise bei 170mA/W (600nm, 35% Quantenausbeute).
Die Frage ist jetzt, was uns das bringt. Die neuen Graphensensoren erzeugen also ein stärkeres Signal, was den Signal-Rausch-Abstand verbessern sollte, und somit bei wenig vorhandenem Licht für weniger Rauschen und mehr Details in den dunklen Bereichen sorgen könnte. Das dürfte allerdings nur bei kleinen Sensoren einen wirklichen Effekt haben, denn bei den großen Sensoren sind wir mittlerweile schon soweit, dass der begrenzende Faktor nicht mehr die Elektronik, sondern das Licht selbst ist: Das Licht ist statistisch verteilt und erzeugt dadurch ein Photonenrauschen (photon noise), das den dominanten Teil des Bildrauschens darstellt (siehe hier). Bei kleinen Sensoren mit hohen Pixelzahlen könnte das aber durchaus die Bildqualität deutlich verbessern, und das bei offensichtlich einem Fünftel der Kosten.

ZITAT(Dennis @ 2013-06-02, 23:46) Du beziehst dich wohl auf folgende Passage aus dem Science Daily (wohl so eine Art Bild-Zeitung der Wissenschaft?):

ZITATNot only is the graphene sensor 1,000 times more sensitive to light than current imaging sensors found in today's cameras...[/quote] [/quote]
Ja.

Vielen Dank für Deine aufschlussreichen Erläuterungen! Am Vollformat wäre demnach ja schon bald das Ende der Fahnenstange erreicht. Dann könnte nur noch APS-C langsam gleichziehen und auch von neuen Materialien wäre nicht mehr viel zu erwarten?

Die Herausforderung liegt wohl nicht mehr in der Qualitätssteigerung großer Sensoren mit moderaten Pixelzahlen, sondern vielmehr darin, noch höhere Auflösungen bei gleichbleibender Qualität zu erzielen. Irgendwann wird es mal einen Technologiesprung geben, und die Auflösungen von Westentaschen-Digis werden nicht mehr in MP sonder in GP angegeben ;-) Vielleicht sind diese Graphensensoren ein wichtiger Schritt dahin. Irgendwie habe ich immer das wabenförmige Muster einer Graphenschicht als Mosaikfilter vor Augen, quasi ein Sensor mit Pixelpitch im Atomdurchmesser-Bereich...

@reisefoto

Vielen Dank für die hilfreichen Links!