Amélioration de la sécurité de l'authentification biométrique sous la lumière des points quantiques

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 794 (2023) Citer cet article

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Nous avons amélioré la sécurité de l'authentification biométrique à l'aide d'une double reconnaissance basée sur la détection d'images d'empreintes digitales et la détection des changements de température de la peau sous des écrans à diodes électroluminescentes à points quantiques (QLED). Les QLED sont plus avantageuses que les diodes électroluminescentes organiques (OLED) en termes de classification de contraste de motifs tels que ceux de la reconnaissance d'empreintes digitales, en raison de leur demi-largeur étroite. Dans ce travail, la lumière diffusée, transmise et réfléchie a été capturée par le haut du QLED, améliorant la luminance numérique de 25 % par rapport à celle des OLED, car les spectres d'électroluminescence du QLED étaient maintenus, tandis que ceux de l'OLED étaient déformés par les pics de bruit générés. Un QLED avec huit ouvertures dimensionnées jusqu'à des dizaines de micromètres, imitant la structure de câblage réelle des smartphones commercialisés, a été mis en œuvre pour détecter les empreintes digitales humaines. Le QLED utilisant de l'oxyde de graphène réduit car le capteur de température a détecté des changements de température instantanément au toucher du doigt, montrant une réponse de température de 2 % basée sur la température du corps humain ; cependant, le changement de température était inférieur à 0,1 % pour les fausses empreintes digitales imprimées sur papier. Ainsi, cette étude a réussi à améliorer la sécurité de l'authentification biométrique, grâce à la reconnaissance d'empreintes digitales basée sur la détection d'image à l'aide d'un système optique avec des ouvertures de taille micrométrique et la détection de la température de la peau sous les écrans QLED.

Récemment, les transactions financières et les achats en ligne à l'aide d'appareils mobiles ont considérablement augmenté.1,2,3 L'importance de l'authentification biométrique dans les appareils mobiles a augmenté en raison de son excellente sécurité et de sa commodité.4,5,6 Les smartphones produits en série tels que Samsung Galaxy, lancé en 2020, utilisent la reconnaissance optique des empreintes digitales à l'écran.7,8 système financier sur les smartphones.11 Pour résoudre ce problème, la double authentification biométrique des images et de la détection de la température devrait améliorer la sécurité de l'authentification sur les smartphones.

Les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) ont été utilisés comme panneau d'affichage principal dans les smartphones mobiles en raison de leurs excellentes performances, y compris une large gamme de couleurs, des rapports de contraste élevés, des temps de réponse rapides et de la flexibilité.12,13,14,15,16 en effet, les spectres EL avec une large FWHM peuvent facilement changer lorsque la source lumineuse interagit avec la peau humaine.17 Les diodes électroluminescentes inorganiques (DEL) ont une FWHM extrêmement étroite ; cependant, il est difficile de fabriquer des écrans à base de LED inorganiques auto-émettrices sans filtres de couleur pour les smartphones mobiles. Comme alternative, les diodes électroluminescentes à points quantiques (QLED) offrent les mêmes mérites que les OLED et possèdent également un FWHM extrêmement étroit.18,19,20 En utilisant une source de lumière QLED, des données d'empreintes digitales plus claires peuvent être obtenues même après la diffusion d'un doigt, augmentant ainsi la précision de la détection des empreintes digitales. Cependant, jusqu'à présent, seules quelques études ont étudié la reconnaissance d'empreintes digitales basée sur des sources lumineuses QLED. L'oxyde de graphène réduit (rGO) a fait l'objet d'une attention considérable en raison de sa conductivité élevée et de sa capacité de traitement en solution.21,22,23 De plus, le rGO a une sensibilité élevée et une vitesse de réponse rapide aux changements de température, comme indiqué dans le tableau S1 dans Informations supplémentaires, et peut être fabriqué à faible coût par rapport au platine, à l'or et à l'argent, qui sont largement utilisés comme capteurs de température typiques.24,25,26 En conséquence, le rGO peut être un matériau efficace pour l'application de capteurs de température.27

Ici, nous rapportons une amélioration de l'authentification biométrique à l'aide d'un QLED grâce à la détection d'image d'empreintes digitales et à la détection de variation de température. La lumière générée par une QLED verte, après avoir été diffusée et réfléchie par la peau des doigts, a été capturée par une caméra après avoir traversé un système optique à huit ouvertures dimensionnées jusqu'à des dizaines de micromètres ; l'image capturée dans le cas d'une QLED verte était plus claire que celle dans le cas d'une OLED verte. De plus, un capteur de température rGO a été utilisé pour détecter les changements de température au toucher du doigt. La résistance du film mince rGO a été modifiée par la température d'un doigt humain, et le capteur de température rGO peut distinguer une empreinte digitale humaine réelle d'une empreinte digitale usurpée en détectant la variation de résistance. Ainsi, en adoptant simultanément la détection d'image d'empreinte digitale et la détection de variation de température, la sécurité d'authentification peut être améliorée de manière significative.

La résistance rGO a été mesurée à 205 kΩ et 123 kΩ à 15 ° C et 60 ° C, respectivement, comme illustré à la Fig. 1a. La réponse en température a été calculée comme suit :

où Ri et R sont respectivement la résistance initiale et la résistance à une température particulière.22 Sur la base de (1), le capteur rGO produit a montré une réponse de température de 40 % avec une variation de résistance. La température a été modifiée périodiquement à une vitesse de 0, 25 ° C / h pendant 12 h dans une chambre thermique, comme illustré à la Fig. 1b. Les changements de résistance ont indiqué un taux de changement de température répétable, même avec un changement de 1 °C ; un taux de changement de température stable à moins de 0,5 % a également été observé.

( a ) Variance de résistance et réponse en température de rGO par rapport au balayage de température de 15 à 60 ° C. ( b ) Réponse en température de rGO pour une variation de température de 1 ° C et une stabilité à long terme.

Des ouvertures ont été utilisées pour l'effet sténopé afin de diminuer la distance focale car l'écart entre le panneau d'affichage et la caméra était d'environ 2 mm, comme illustré à la Fig. 2a.28 Une cible de forme carrée de 270 µm fabriquée sur le photomasque de la Fig. (luminance verte maximale : 381,5 cd/m2) d'un smartphone OLED du commerce. Les fichiers d'image obtenus ont été directement convertis en valeurs numériques à l'aide du langage de programmation Python qui a été codé en interne, comme illustré à la Fig. S1 dans Informations supplémentaires. La variance de la valeur de luminance numérique, ΔL, a été calculée comme suit :

où Li et L sont respectivement les valeurs initiales de luminance et de luminance numérique à une position spécifique. L'image obtenue sur la base d'une grande ouverture était une image suffisamment sans flou montrant chaque sous-pixel vert de l'OLED commercial ; de plus, le motif acquis par le carré central présentait également des arêtes vives, comme le montre la figure 2e. La forme cible passant à travers la grande ouverture a montré une variance de valeur numérique de luminance de 86%, selon (2), tandis que la forme cible passant à travers plusieurs petites ouvertures a montré une variance de valeur numérique de luminance de 61%, comme illustré sur les Fig. 2e, f, respectivement. Cependant, dans le cas de plusieurs petites ouvertures, bien que les sous-pixels verts des OLED soient flous et que la quantité totale de lumière soit insuffisante, le motif carré au centre a pu être distingué à l'aide de la valeur de luminance numérique.

(a) Structure de photomasque à ouverture micrométrique avec lumière verte d'un smartphone OLED commercial. (b) Forme cible réelle avec un motif carré de 270 µm. ( c ) Ouverture microscopique de 60 µm × 200 µm et motif réel avec un microscope optique. ( d ) Huit micro-ouvertures de 10 µm × 10 µm et motif réel avec un microscope optique. (e) Image capturée avec une ouverture micrométrique de 60 µm × 200 µm, barre d'échelle : 200 µm et valeur de luminance de ligne transversale numérique de l'image capturée. ( f ) Image capturée avec un total de huit ouvertures de 10 µm × 10 µm, barre d'échelle : 200 µm et valeurs de luminance de la ligne transversale numérique.

Dans les smartphones produits en série, à l'exception des pixels rouges, verts et bleus, le câblage métallique d'entraînement et le câblage du panneau du capteur tactile sont densément formés. Dans les panneaux d'affichage OLED typiques des smartphones, les parties transparentes de la zone blanche dans le cercle jaune de la Fig. 3a, b ne couvrent que quelques dizaines de micromètres carrés par pixel. Dans la région de section transversale des smartphones généraux, comme le montre la figure 3b, les zones transparentes traversant plusieurs couches opaques des parties supérieure et inférieure sont formées arbitrairement. Comme le montrent les figures 3c, d, la couche supérieure est formée en entourant le sous-pixel d'un motif de maillage métallique émetteur et récepteur, ce qui entraîne des changements de capacité lors de la détection du toucher. Sous le panneau du capteur tactile, la couche d'affichage de pixels est modelée pour les pixels rouges, verts et bleus, comme illustré à la Fig. 3e. Les fils électriques et de commande de l'alimentation électrique du pixel d'électroluminescence (ELVDD), de l'alimentation électrique de masse de l'électroluminescence (ELVSS), des données et des lignes d'électrode de transistor pour les pixels émetteurs sont formés au niveau de la couche inférieure de la couche d'affichage de pixel, comme illustré à la Fig. 3f. La figure 3g montre une image de pixel d'écran d'affichage OLED d'un smartphone commercial. Cependant, même les zones qui ne se chevauchent pas sur les écrans des smartphones commerciaux apparaissent noires au microscope en raison de la couche de passivation et du film protecteur qui protège le panneau d'affichage. Par conséquent, pour effectuer une détection d'empreintes digitales sur un écran d'affichage, il est nécessaire de modeler ou de supprimer les zones opaques du film protecteur sous l'écran d'affichage, comme illustré sur la figure 3b. En raison de la structure des smartphones commerciaux, seuls plusieurs trous transparents de 10 µm × 10 µm ou moins peuvent être créés dans les panneaux d'affichage des smartphones. Par conséquent, l'utilisation de plusieurs ouvertures d'une taille de 10 µm est plus avantageuse pour les panneaux d'affichage dans les applications de smartphone réelles, par rapport à l'utilisation d'une seule grande ouverture.

Schéma de la structure de la pile pour les modèles de trous pénétrés de taille micro. (a) Couches combinées avec plusieurs micro-trous pénétrés. (b) Vue en coupe de la structure de la pile du smartphone. (c) Schéma du panneau de capteur tactile en métal. (d) Image au microscope optique des lignes métalliques du capteur tactile alignées le long du périmètre des sous-pixels (flèche jaune), barre d'échelle : 20 µm. (e) Couche d'affichage avec des sous-pixels rouges, verts et bleus. (f) Couche de lignes métalliques conductrices. ( g ) Image au microscope optique de couches combinées avec une couche d'affichage de pixels et une couche de lignes métalliques conductrices, barre d'échelle : 20 µm.

Les OLED vertes et les QLED ont été fabriquées sous forme de structures empilées, comme le montrent les Fig. 4a, b. L'OLED verte était composée d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) comme anode, de 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphénylène hexacarbonitrile (HAT-CN) comme couche d'injection de trous (HIL), de 1,1-Bis((di-4-tolylamino)phényl)cyclohexane (TAPC) comme couche de transport de trous (HTL), de 4,4′,4″-tri(N-carbazolyl)tri phénylamine (TcTa) comme couche de blocage d'électrons, 2,6-bis(3-(carbazol-9-yl)phényl)pyridine (26DCzPPy) dopé avec du tris(2-phénylpyridine)iridium(III) (Ir(ppy)3) comme couche émettrice phosphorescente verte (EML), tris(3-(3-pyridyl)mésityl)borane (3TPYMB) comme couche de transport d'électrons (ETL), dopé au lithium (Li) 3TPYMB et fluorure de lithium (LiF) comme couches d'injection d'électrons, et aluminium (Al) comme cathode. La QLED verte était composée d'ITO comme cathode, de nanoparticules (NP) d'oxyde de zinc (ZnO) comme ETL, de points quantiques verts (QD) comme EML vert, de TcTa comme HTL, de MoO3 comme HIL et d'argent (Ag) comme anode.

Structures de dispositif de (a) OLED et (b) QLED. ( c ) Spectres EL normalisés de l'OLED verte et de la QLED. ( d ) Coordonnées de couleur CIE 1931 pour les spectres EL des OLED et QLED sans (w / o) et avec (w /) doigt humain. Spectres EL normalisés de (e) OLED et (f) QLED sans et avec doigt humain.

La figure 4c montre les spectres EL normalisés des OLED et QLED vertes fabriquées à la même tension de 6 V. Le pic d'émission principal et le FWHM de l'OLED et du QLED sont respectivement de 515 nm, 63 nm, 532 nm et 33 nm. Le FWHM du QLED est 30 nm plus étroit que celui de l'OLED. Les coordonnées de couleur Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) 1931 des OLED et des QLED sont (0,287, 0,640) et (0,212, 0,742), respectivement, comme le montre la Fig. 4d. Après que la lumière verte de l'OLED et du QLED ait été irradiée sur un doigt humain, la lumière réfléchie des spectres OLED et QLED EL a été mesurée pour étudier le changement de longueur d'onde. Les coordonnées de couleur CIE 1931 des spectres EL de l'OLED et du QLED étaient (0,326, 0,603) et (0,234, 0,705), respectivement. Ainsi, les changements dans les coordonnées CIE pour OLED et QLED étaient de 0,0537 et 0,0430, respectivement, indiquant clairement que le changement dans les coordonnées CIE pour l'OLED était supérieur de 24,8 % à celui du QLED lors de l'utilisation du doigt.

Bien que le pic d'émission principal de l'OLED ait été maintenu, un pic d'épaule à 554 nm et un pic de grande longueur d'onde à 599 nm sont apparus, comme le montre la figure 4e. Cependant, les principaux spectres EL sont restés les mêmes pour le QLED après réflexion du doigt, comme le montre la figure 4f. Bien que de larges émissions entre 600 et 780 nm soient apparues pour la QLED en raison de la diffusion de la lumière,29 leurs intensités étaient extrêmement faibles. La lumière est absorbée par les divers chromophores de la peau tels que l'hémoglobine et la mélanine dans le domaine visible et diffusée en raison des fluctuations de l'indice de réfraction au niveau microscopique.30 La réflectance diffuse de la lumière varie en fonction de la quantité d'hémoglobine et de mélanine dans la peau, de la forme de l'empreinte digitale humaine et de l'ampleur du changement de l'indice de réfraction du tissu. En d'autres termes, après que la lumière OLED ou QLED est réfléchie par un doigt humain, le spectre peut être modifié car la lumière d'une longueur d'onde spécifique est absorbée par l'hémoglobine et la mélanine, et une partie est diffusée. Par exemple, l'oxyhémoglobine a une absorption élevée à environ 542 nm et 578 nm de longueur d'onde, comme illustré à la Fig. S2 dans Informations supplémentaires. En raison de la forte absorption dans cette région de longueur d'onde, l'intensité lumineuse à environ 540 nm et 580 nm est réduite dans le spectre OLED, ce qui entraîne un pic d'épaulement à 599 nm sur la figure 4e. Dans le cas du QLED, une petite zone de chevauchement entre le spectre EL du QLED et le spectre d'absorption de l'oxyhémoglobine en raison de la FWHM étroite du QLED par rapport à celle de l'OLED a entraîné un spectre EL réfléchi relativement stable. Nous avons calculé les spectres réfléchis des OLED et QLED EL à l'aide des spectres de réflectance diffuse de la peau humaine. D'autre part, le spectre réfléchi de QLED EL était rarement modifié, quel que soit le type de peau humaine. Ce résultat suggère que les QLED ont des spectres EL réfléchis plus stables que les OLED et peuvent donc être utiles comme sources d'éclairage pour la reconnaissance des empreintes digitales.

Pour étudier le degré de flou du motif en raison de la différence des caractéristiques des spectres verts entre les OLED et les QLED, des expériences ont été menées pour acquérir un motif fin à travers huit micro-ouvertures de 10 µm × 10 µm dans une structure empilée, comme illustré à la Fig. 5a. Bien que l'OLED et la QLED aient présenté des spectres EL différents, le même motif cible a été utilisé pour capturer la lumière verte diffusée de l'OLED et de la QLED. Dans l'image photographiée, le rapport de contraste du QLED était supérieur à celui de l'OLED, car le motif rectangulaire au centre était sombre car la lumière ne pouvait pas être transmise, comme le montrent les Fig. 5b, c. De plus, la valeur d'image numérique de l'image acquise du QLED est passée à 64%, selon (2), alors que le rapport de la luminance minimale à la luminance maximale de l'OLED était de 39%. Par conséquent, dans le cas du QLED, le changement de luminosité était plus important et moins flou entre les bords du motif, par rapport au cas de l'OLED.

Degré flou du motif dans les spectres verts OLED et QLED. (a) Structure de l'appareil avec huit ouvertures de 10 µm × 10 µm pour un éclairage direct sous une lumière verte OLED ou QLED. (b) OLED et (c) image de lumière verte QLED sous irradiation de pixels à affichage direct, barre d'échelle : 200 µm. Valeurs transversales de luminance de la ligne numérique des images capturées de la lumière verte OLED et QLED.

En général, il existe diverses lignes de câblage qui pilotent les OLED dans les téléphones intelligents commerciaux.32,33,34 Des lignes de treillis métallique de plusieurs micromètres sont également présentes pour les panneaux de capteurs tactiles alignés avec les pixels.35 Il n'y a pas eu d'émission de lumière directe, comme le montre la figure 6a ; seule la lumière réfléchie indirectement qui a pénétré la peau du doigt humain a été observée ; il s'est ensuite dispersé et réapparu. Bien qu'il y ait déjà de nombreuses zones qui semblaient sombres dans la vue de dessus des QLED en raison du dessicant, rGO était aligné à l'arrière du pixel, où l'oxyde de graphène (GO) était modelé via un guidage avec du ruban Kapton®, comme illustré à la Fig. 6b. La figure 6c montre une image de la zone d'émission de lumière vue du bas et l'image de la QLED émettant de la lumière verte réelle, comme illustré sur la figure 6d.

Images d'empreintes digitales et changement de température obtenus après passage de la lumière à travers une ouverture de taille micro. (a) Vue de dessus des QLED avec capteur de température rGO. (b) Vue de dessus des QLED réelles, barre d'échelle : 2 mm. (c) Vue de dessous des QLED. (d) Image du côté inférieur émettant de la lumière verte des QLED, barre d'échelle : 2 mm. (e) Structure de dispositif de QLED avec huit ouvertures de 10 µm × 10 µm et capteur de température rGO pour la lumière réfléchie et diffusée avec le toucher du doigt humain. (f) Image capturée sans empreinte digitale dans une chambre noire, barre d'échelle : 200 µm. (g) Image capturée d'une empreinte digitale falsifiée imprimée sur du papier avec une lumière verte QLED, barre d'échelle : 200 µm. (h) Image capturée d'une empreinte digitale humaine avec lumière verte QLED, barre d'échelle : 200 µm. (i) Valeurs de luminance verte numérique en coupe transversale sans empreinte digitale dans une chambre noire. (j) Valeurs transversales de luminance verte numérique avec empreinte digitale falsifiée imprimée sur papier. ( k ) Valeurs transversales de luminance verte numérique avec empreinte digitale humaine. (l) Réponse en température sans empreinte digitale dans une chambre noire. (m) Réponse de température avec fausse empreinte digitale imprimée sur papier. (n) Réponse de la température en fonction du toucher du doigt humain.

Nous avons cherché à savoir si les empreintes digitales pouvaient être obtenues à l'aide d'un appareil photo après avoir traversé une ouverture de taille micro entre les fils combinés, comme le montre la figure 6e. Lorsqu'un doigt humain a été irradié par la lumière verte QLED, la lumière pénétrant dans la peau du doigt a été diffusée et une partie de la lumière a émergé dans toutes les directions en raison de la diffusion.36 Une fois que la lumière diffusée de la peau du doigt a traversé les huit ouvertures de 10 µm × 10 µm, les images ont été acquises à l'aide d'une caméra dans une chambre noire, comme illustré à la Fig. 6f. Les images capturées indiquaient un état sombre car le doigt n'était pas levé sur le bas de la lumière QLED. De plus, la forme de l'empreinte digitale a été déterminée sur la base d'empreintes digitales falsifiées imprimées sur papier, comme le montre la figure 6g. Les fausses empreintes digitales imprimées sur papier présentaient des niveaux élevés et faibles en termes d'image numérique et pouvaient être distinguées. Comme le montre la figure 6h, des crêtes et des vallées d'empreintes digitales avec un rapport de contraste relativement faible ont été obtenues à partir de la lumière diffusée provenant de la peau des empreintes digitales humaines réelles. Bien que le contraste de l'image numérique soit faible pour les empreintes digitales humaines réelles, des fluctuations de luminance ont été discernées entre les crêtes et les vallées. L'image des crêtes et des vallées des empreintes digitales a également été obtenue à l'aide de la source de lumière OLED, mais son rapport de contraste est inférieur à celui de QLED, comme illustré à la Fig. S4 dans Informations supplémentaires. Par conséquent, dans le cas des fausses empreintes digitales imprimées sur papier, l'image obtenue était plus claire que celle des empreintes digitales humaines réelles, en raison de la forte différence de rapport de contraste.

Comme le montre la figure 6i, les valeurs de luminance verte numérique en coupe transversale de l'image capturée sans doigt dans la chambre noire réfléchissent une lumière QLED négligeable ; en conséquence, les valeurs de luminance numérique étaient relativement faibles. Les valeurs de luminance verte numérique en coupe transversale des images capturées avec les empreintes digitales falsifiées imprimées sur papier ont montré un écart de valeur de luminance numérique de 34% entre les valeurs les plus élevées et les plus basses dans les crêtes et les vallées adjacentes, selon (2), comme le montre la Fig. 6j. Pendant ce temps, la valeur de luminance verte numérique en coupe obtenue à l'aide de l'empreinte digitale humaine réelle a montré une variance de la valeur de luminance numérique de 13 %, comme le montre la figure 6k, indiquant la détection d'une image d'empreinte digitale floue.

De faibles variations de température ont été observées dans l'environnement de la chambre noire sans lumière réfléchie, comme le montre la figure 6l. De même, la réponse en température est passée à moins de 0,1 % pour les fausses empreintes digitales imprimées sur papier, comme le montre la figure 6m. Cependant, pour le toucher réel du doigt humain, une réponse de température de 2 % a été obtenue. Lorsque la réponse en température était de 0,5 %, cela prenait 15 ms, comme indiqué sur la Fig. S5 dans Informations supplémentaires. En retirant le doigt, la réponse de température est revenue à son état d'origine en 1 min, comme le montre la Fig. 6n. De cette manière, la sécurité de l'authentification biométrique a été améliorée grâce à une méthode combinée de détection des empreintes digitales et de la température de la peau à l'aide de l'écran QLED.

Nous avons amélioré la sécurité de l'authentification biométrique grâce à la détection d'image d'empreinte digitale et à la détection de changement de température, simultanément. La source de lumière QLED verte a montré une détection d'image d'empreintes digitales améliorée par rapport à la source de lumière OLED verte. Un système optique sur une source de lumière verte QLED a été mis en œuvre comprenant huit ouvertures dimensionnées jusqu'à plusieurs dizaines de micromètres pour imiter une structure de panneau d'affichage de smartphone pratique. En touchant un doigt sur l'écran QLED, la lumière diffusée, transmise et réfléchie dans la peau a été capturée à l'aide d'une caméra située au bas du QLED et les valeurs de luminance numérique des images obtenues ont été augmentées. De plus, l'appareil fabriqué a détecté un changement de température et a distingué une véritable empreinte digitale humaine d'une empreinte digitale imprimée sur papier. Par conséquent, notre structure de dispositif peut être utile pour améliorer la sécurité de l'authentification biométrique dans les dispositifs mobiles basés sur QLED.

Les substrats en verre à motifs ITO ont été nettoyés séquentiellement avec de l'acétone, du méthanol et de l'eau déminéralisée à l'aide d'un nettoyeur à ultrasons, pour la fabrication d'OLED vertes et de QLED. Tous les matériaux organiques et les métaux de la cathode supérieure ont été déposés successivement en utilisant la méthode d'évaporation thermique sous vide sans casser le vide, sur les substrats de verre séchés à motifs ITO pour OLED. Pendant le dépôt des couches de dopage, les taux de dépôt des matériaux hôte et dopant ont été contrôlés simultanément à l'aide d'un oscillateur à cristal de quartz.

Pour les QLED, des films minces de ZnO NP ont été déposés sur les substrats de verre séchés à motifs ITO via la méthode de revêtement par centrifugation, avec une solution de NP de ZnO à 1, 8% (poids par volume) dispersée dans du 2-propanol (alcool isopropylique, IPA) à 2000 rpm pendant 30 s. Après le dépôt de la couche ZnO NP, les films traités ont été séchés pendant 20 min sur une plaque chauffante à 130 ° C dans l'air. Des QD verts ont ensuite été déposés sur les couches de ZnO NP par spin-coating à 4000 tr/min pendant 30 s, suivi d'un séchage pendant 1 h dans un dessiccateur à une pression inférieure à 10–2 Torr. Par la suite, les substrats ont été déplacés vers une chambre à vide, et des matériaux organiques, inorganiques et un métal ont été successivement déposés par évaporation thermique sous vide à une pression inférieure à 5 × 10–7 Torr. Les NP ZnO et les QD verts ont été achetés respectivement auprès d'infinityPV et d'ECOFLUX.

Les OLED et QLED fabriquées ont été transférées dans une boîte à gants remplie d'azote, où elles ont été encapsulées à l'aide d'époxy durcissable aux UV et d'un capuchon en verre avec un absorbant d'humidité. La zone d'émission du dispositif fabriqué était de 2 mm × 2 mm.

Les spectres EL ont été mesurés à l'aide d'une unité de source-mesure (Keithley-2450, Tektronics, USA) et d'un spectroradiomètre (CS-2000, Konica Minolta, Japon). Les spectres EL des OLED et des QLED ont été mesurés à température ambiante (environ 293 K) dans une boîte noire.

Après la fabrication des OLED et des QLED sur un substrat en verre, les électrodes ITO ont été configurées comme des bornes avec un espace de 1 mm sur le côté opposé de la direction d'émission de lumière OLED et QLED, définie comme la face inférieure du capteur de température rGO. Une dispersion GO de 0,001 mL (concentration de 0,6 mg/mL) a été coulée entre les électrodes. Les gouttelettes GO ont été complètement séchées pour une réduction photothermique à 24 ° C pendant 48 h. Les feuilles GO ont été réduites via l'énergie photothermique de l'irradiation laser (longueur d'onde laser : 450 nm et puissance : 1 W).37,38 Les bords des électrodes ITO ont été collés avec de la pâte d'argent pour diminuer la résistance de contact. La résistance à travers le rGO a été mesurée en connectant des électrodes ITO à un multimètre (GDM-8351, GWINSTEK, Taiwan).

Un motif avec des ouvertures micrométriques de 60 µm × 200 µm a été fabriqué à l'aide d'un photomasque d'une épaisseur de 2 µm. De même, un motif avec huit micro-ouvertures de 10 µm × 10 µm a été fabriqué dans une zone de 40 µm × 180 µm. Après avoir traversé la structure optique du photomasque, les images ont été photographiées à l'aide d'un appareil photo pour smartphone (Xiaomi Redmi note 10, objectif macro, vitesse d'obturation 1/4, ISO 100).

Les données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Cette recherche a été en partie soutenue par une subvention du Korea Evaluation Institute of Industrial Technology (KEIT) financée par le Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTIE, Korea) (20015805, Development of material parts and processing technology for post InP fluorescence quantum dot), une subvention de la National Research Foundation (NRF) financée par le Ministry of Science and ICT (MSIT, Korea) (No. 2021R1F1A1045517) et (No. 2022R1A4A1 028702) et une subvention de l'Institut de planification et d'évaluation des technologies de l'information et des communications (IITP) financée par le MSIT (n° 2022-0-00026).

Department of Green Semiconductor Design Engineering, Korea Polytechnics, Seongnam-si, Gyeonggi-do, 13122, République de Corée

Hanung Jung

Department of Electronics Engineering and Institute of Advanced Materials and Systems, Sookmyung Women's University, Seoul, 04310, République de Corée

Soobin Sim et Hyunkoo Lee

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HJ : Conceptualisation, Validation, Analyse formelle, Méthodologie, Enquête, Ressources, Rédaction—Ébauche originale. SS : Méthodologie, Analyse formelle, Enquête, Ressources. HL : Conceptualisation, Acquisition de financement, Méthodologie, Validation, Analyse formelle, Enquête, Ressources, Rédaction – Ébauche originale, Supervision, Administration du projet.

Correspondance avec Hyunkoo Lee.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Jung, H., Sim, S. & Lee, H. Amélioration de la sécurité de l'authentification biométrique sous l'affichage à diodes électroluminescentes à points quantiques via l'imagerie des empreintes digitales et la détection de la température. Sci Rep 13, 794 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28162-6

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Reçu : 29 octobre 2022

Accepté : 13 janvier 2023

Publié: 16 janvier 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-28162-6

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