今年年中的时候，听了Ching W. Tang教授在ICSM上的报告，邓教授似乎不太看好Organic Photovoltaics（OPV），认为其跟硅基太阳电池相比还有很长的路要走。像我们这些小研究生是不太敢说这种话的，因为从ICSM会议来看，OPV这碗饭还是挺热的。

   前天听了俞刚博士的讲座，显然这次讲座的兴趣已经不在OPV方面了。这位引领聚合物/富勒烯体异质结太阳电池[1]风潮的大神分享了一个有趣的故事。创业初期，遇到挫折，得到教训是能不用有机就不用有机。这话传到他导师Alan Heeger教授那里，老先生当然不高兴，用了大半辈子推动有机光电的发展，自己的学生忽然跳出来唱反调！所幸后来俞大神用有机做了些比较出色的工作，便改口说能用有机就用有机。

   这次讲座主要讲了些有机半导体材料与器件的系统整合，例如发光层不需图案化的高效率高像素密度AMOLED、Organic Photodiodes（OPD）整合在TFT上的X光成像器和高密度OPD传感阵列数码相机等。我对后面两个比较感兴趣，于是听完讲座后有上网搜索了些资料成文。

   现代（Contemporary）微电子领域的发展和一站式（turnkey）的解决方案对高新技术整合的要求越来越高，这给很多短平快的小机构和学校提出了一个巨大的挑战，没有巨额经费支持，他们将无法掌握最新的技术。

   现在有机光电器件的制备大多数都是溶液法，在微米级别下实现图案化比较困难，要做成阵列系统的成本很高。俞老师公司的高迁移率MOTFT使得APS（Active Pixel Sensor）的信号读取性能跟CMOS FET成像器差不多。如下图左所示，基于MOTFT+OPD结构的成像传感器，只有底部电极电路需要图案化来定义传感面积，传感器和顶电极都不需要图案化，并且底面板和前面板阵列都可以用目前显示屏产线来制作，能快速取得市场。我不由得幻想，买来MOTFT的片子，再旋涂几层有机薄膜，就可以自己做成像了，哈哈。再结合OPD阵列成本相对不高、质轻、柔性和便携等特点，这可是发家致富、改变世界的好路啊。

图一、OPD基传感器TFT阵列面板（图片部分来自于俞刚博士的讲座）

   俞老师还展示了OPD基X光成像阵列的一些性能参数，比如EQE：70-80% el/ph，暗电流：1-2pA/mm2，电容：8-15nF/cm2，光谱响应可调性高，易于匹配X光成像中不同的闪烁体（CsI scintillator）。OPD用在X光成像阵列辐射治疗上是一个成功的例子，这得益于信号读取电路的改进。Passive pixel sensor(PPS)的缺点是主要由数据线和外围电路引起的本底噪声比较大，有2000-8000电子@1 fps rate，而Active Pixel Sensor(APS)通过改变数据线和外围电路把噪声降低了10多倍，可以减少电子噪声到<500电子@1 fps rate，实现低剂量X光录像和大面积高分辨率阵列。MOTFT+OPD成像阵列是下一代X光辐射治疗数字成像的优秀解决方案。其快速读取电路实现视频速率录制和大范围可变帧率；>10^10Ion/Ioff率实现>2^14灰阶（>14bits）8K*8K阵列；提高像素信号by Gainfactor G-times，把电子噪声降低到传感器的水平(更低的X光照射剂量应用@10^-1mR范围)。

   俞老师说还要做成OPD相机，实现2-3 um pixel pitch，不需要滤光片，也不需要微透镜阵列。并且，由于减少了CF与传感器焦平面的距离，相机的FOV可以拓得很宽，手机摄像头就可以整合到同一厚度了。OPD动态范围高LDR=88dB，阻止了highlight clipping，即使在低光照下也能生成鲜艳、纹理细致的图像。更厉害的是，可以做出叠层传感器，如上图右所示。蓝光层及其所有上层作为红光和绿光的滤光片，绿光层及其所有上层也作为红光的滤光片。叠层传感器设计降低对CMOS产线的要求，国内低端CMOS产线也可以用来生产数码相机摄像头了。由于智能手机的需求（>$20B的市场），越来越多的专利和高质量文章投入到这个热火朝天的领域中了。

   20个billion dollar的市场，我捣鼓着如果我有一笔钱，我该怎么怎么整合外围（Peripheral）技术。首先，最缺的就是TFT和CMOS阵列技术，买来再集成简单的定时发生器（TG）、相关双采样（CDS）电路/自动增益控制（AGC）电路和模数转换器（ADC）电路等，实验阶段暂时不集成ISP，先不用MIPI而是通过DVP接口输出RAW BAYER PATTERN数据外接到摄像头模组测试仪。把RAW数据传给测试仪Basedband上的DSP进行OB、lens shading、AE、AWB、gamma、sharpness、de-noise和color matrix处理，后输出YCbCr或者RGB格式的数据。向高通、MTK、展讯、迅飞或度信等几个厂家买一台好一点的摄像头模组测试仪，不仅支持摄像头常用功能如图像预览、拍照、AF、开短路测试、电流测试、还支持解析度测试、死点测试、脏污测试等功能，还有各种测试图卡、MTF、HDR、色彩还原准确度、帧率等等[2]。

   当然这个东西跟最近火热的光场相机、双摄像头比还差太远了。图像和摄影也有太多地方需要突破性的解决方案，比如改善逆光和夜景拍照效果，我个人觉得最应该改善的是坐在教室后排拍PPT的效果。忽然发觉自己对图像是那么的迷恋。何卓铭老师说，图像的本质是什么，其实更精确地说应该是物质或材料的本质是什么？由爱因斯坦的质能方程可以得知，物质是能量的一种表现形式，只不过它是我们看得到的，另外一些能量的表现形式我们看不到，比如热、非可见光的电磁波等等。[3]而能量也是信息或信号的载体，任何信号都可以由正弦波逼近组成。难怪初中课本说能量、信息和材料组成了现代社会发展的三要素。离题了离题了，根本停不下来，再快点的话时间空间就一回事了，哎呦妈呀，时间、空间、物理学与爱因斯坦。

[1]Yu G, Gao J and Hummelen JCet al. Polymer photovoltaic cells: enhanced effiiencies via a network ofinternal donor–acceptor heterojunctions. Science 1995; 270: 1789–90

[2] CSDN上的大神xubin关于camera模组的介绍http://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/7723725

[3]光学基础知识大讲堂——第11期：采样与压缩感知http://blog.sciencenet.cn/blog-3214791-1009102.html