Fotodetección con conmutación espectral con marcos orgánicos covalentes que absorben el infrarrojo cercano

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química orgánica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los marcos orgánicos covalentes (COF) suelen utilizar pequeñas subunidades aromáticas, limitando su absorción de luz a las regiones del espectro visible de mayor energía.
• El desarrollo de COF con propiedades electrónicas adaptadas es crucial para ampliar su rango de aplicación.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar COFs de baja brecha de banda que absorben el infrarrojo cercano mediante la incorporación de bloques de construcción específicos de donante-aceptor.
• Construir y caracterizar un fotodetector basado en COF con respuesta espectral ajustable.

Principales métodos:

• Incorporación de bloques de construcción basados en isoíndigo y tienoíndigo en las estructuras de COF.
• Fabricación de películas delgadas de COF orientadas verticalmente y infiltración con semiconductores complementarios para formar heterojunciones.
• Fabricación del dispositivo utilizando una heterojunción tienoisoindigo-COF:fullereno como capa fotoactiva.

Principales resultados:

• Se desarrollaron COFs de bajo intervalo de banda, de color intenso, con absorción en el infrarrojo cercano.
• Se ha creado con éxito el primer fotodetector sensible a los rayos UV-NIR basado en COF.
• Se ha demostrado el cambio reversible de la sensibilidad espectral entre los rangos azul/rojo y verde/NIR.

Conclusiones:

• Los nuevos COF de baja banda permiten una sintonización de la respuesta espectral sin precedentes en los fotodetectores.
• Este trabajo presenta el primer fotodetector basado en COF con una inversión casi completa de la sensibilidad espectral.
• Se destacan las aplicaciones potenciales en tecnología de la información avanzada y imágenes espectrales.