Fotodetectores de película delgada de marco orgánico covalente de nanoesferas porosas procesables en solución

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Optoelectrónica y sus derivados

Sus antecedentes:

• Los marcos orgánicos covalentes (COF) son prometedores para los dispositivos optoelectrónicos.
• El logro de películas finas de COF uniformes y cristalinas en sustratos es un desafío.
• El control de la morfología del COF es clave para el transporte eficiente de la carga.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar películas delgadas uniformes de COF utilizando un nuevo método procesable en solución.
• Investigar las propiedades optoelectrónicas de diferentes columnas vertebrales funcionales de COF.
• Fabricar y caracterizar fotodetectores basados en COF.

Principales métodos:

• Técnica de transmutación de esferas procesables en solución para la síntesis de película delgada de COF.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para la predicción de propiedades.
• Fabricación de una arquitectura de dispositivo optoelectrónico de vidrio/FTO/TiO2/COF.
• Mediciones de la movilidad de la fotocorriente y de la carga bajo luz visible.

Principales resultados:

• Las películas delgadas uniformes de COF (300 ± 20 nm) se sintetizaron con éxito en FTO recubierto con TiO2.
• La película TpEtBr COF exhibió la brecha de banda óptica más baja (2,26 eV) y la vida útil en estado excitado más larga (8,52 ns).
• Todas las películas de COF mostraron una fotocorriente significativa bajo luz visible, lo que indica una buena fotoactividad.
• El fotodetector basado en TpEtBr COF logró una alta densidad de fotocorriente (2,65 mA cm−2) y movilidad de agujero (8,15 × 10−3 cm2 V−1 S−1).

Conclusiones:

• El proceso de transmutación de la esfera permite la síntesis controlada de películas delgadas homogéneas de COF.
• Las películas TpEtBr COF poseen excelentes propiedades optoelectrónicas, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de fotodetectores.
• Las películas delgadas de COF desarrolladas demuestran potencial para la generación, separación y transporte eficientes de cargas en dispositivos optoelectrónicos.