高靈敏度高分子光探測(cè)器
通過(guò)分子設(shè)計(jì)在高分子光電探測(cè)器中實(shí)現(xiàn)活性層的垂直相分離控制,有效降低負(fù)偏壓下的暗電流從而提高光探測(cè)器的探測(cè)度。具體上,課題組基于具有優(yōu)異光伏性能的苯并二噻吩(BDT)為主鏈構(gòu)建單元,通過(guò)在側(cè)鏈引入共軛的3,4-乙撐二氧噻吩(EDOT)作為給體單元,與以噻吩并吡咯二酮TPD為受體單元共聚,合成了高分子PBT(EDOT)? 與噻吩側(cè)鏈的高分子PBT(TH)相比,PBT(EDOT)器件負(fù)偏壓下的暗電流密度降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)以上,而其光伏性能沒(méi)有顯著下降(圖1)。并且,探測(cè)器在±2.0V時(shí)具有非常高的整流比,暗電流的比值達(dá)到106-107,說(shuō)明該探測(cè)器具有非常優(yōu)異的二極管特性。在-0.2 V時(shí),PBT(EDOT)器件暗電流密度可以達(dá)到1.6 × 10-10 A cm-2。暗電流的降低,使PBT(EDOT)光探測(cè)器在光譜響應(yīng)區(qū)內(nèi)可以獲得1013 Jones以上的探測(cè)度。與之相對(duì)的是,基于PBT(TH)的探測(cè)器,其探測(cè)度始終在1.1 × 1012 Jones以下的水平(圖2a)。此外,由于暗電流的減小,PBT(EDOT)器件對(duì)于弱光的探測(cè)敏感性大大提高,可以探測(cè)到光強(qiáng)在1 pW cm-2以下的弱光(圖2b)。該項(xiàng)工作已申請(qǐng)PCT專利,課題組將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高分子光探測(cè)器在傳感、光通訊等方面的實(shí)際應(yīng)用。
南方科技大學(xué)
2021-04-13