快速近红外有机光电探测器通过受体材料的分子工程增强探测能力

科学领域:

• 有机电子学有机电子学
• 光电探测器技术的技术.
• 材料科学是一种材料科学.

背景情况:

• 有机光电探测器 (OPD) 对各种应用至关重要,但在近红外 (NIR) 频谱 (>900 nm) 中实现高灵敏度和快速响应仍然具有挑战性.
• 开发对NIR敏感的OPD需要仔细调整接收器材料,以优化性能和扩展检测极限.
• 现有的有机光电探测器技术在关键的NIR区域中经常与灵敏度和响应速度作斗争.

研究的目的:

• 开发具有超过900 nm的近红外 (NIR) 响应的新型有机光电探测器 (OPD).
• 通过材料工程来提高NIR OPD的灵敏度和响应速度.
• 为了证明这些先进的OPD在像光电脉冲图这样的领域的应用.

主要方法:

• 合成了一种新的化环电子受体,ICS,采用基基烯桥为狭窄的带隙 (1.35 eV).
• 优化OPD的性能,通过整合一个二次接受器,PC$_{61}$BM,以改善兴奋剂补偿和洞注射阻塞.
• 基于PTB7-Th:ICS:PC$_{61}$BM的OPD的制造和表征,评估暗电流密度,检测能力和响应速度.

主要成果:

• 开发的ICS接受器材料将检测范围扩展到大约1100nm,提高了灵敏度.
• PTB7-Th:ICS:PC$_{61}$BM OPDs表现出低暗电流密度为1.23 × 10^{-9}$ A cm$^{-2}$和高峰特异检测能力为1.09 × 10^{13}$ 斯在950 nm.
• 实现了快速响应速度,带宽为720kHz的-3dB,OPDs可靠地使用光电传感系统中的980nm NIR光源监测心跳.

结论:

• 调整活性材料,特别是电子受体,是开发高探测性和快速响应的有机NIR光探测器的一个有前途的策略.
• 新的ICS接受器和优化的设备架构显著提高了NIR检测能力.
• 这些发现为先进的有机电子设备铺平了道路,在近红外频谱中具有卓越的性能.