自供电光电探测器中的入射光调制双极光电流在安全光通信中的应用

《ACS Photonics》：Incident Light Modulated Bipolar Photocurrent in Self-Powered Photodetectors for Secure Optical Communication

本研究设计了一种基于P3HT:PC61BM/B PEDOT:PSS/ZnO异质结结构的自供电光电探测器，其双极性光电响应源于紫外吸收ZnO层与可见光吸收异质结的协同效应。在0V偏压下，紫外光（380nm）触发正向响应（14mA/W），可见光（620nm）则产生反向响应（6mA/W），通过利用正信号传递有效数据并抑制干扰，构建了高效稳定的保密光通信系统，兼具简单架构与显著加密潜力。

　　

具有双极光电流特性的自供电光电探测器在安全光通信应用中展现出巨大潜力。然而，在面对多个窃听者可能的拦截时，确保关键信息的保密性仍然是一个关键挑战。在这项研究中，我们开发了一种基于P3HT:PC₆₁BM (BHJ)/PEDOT:PSS/ZnO架构的自供电光电探测器，该探测器能够对入射光产生调制的双极光电流响应。这种独特的双极行为源于紫外吸收层ZnO与可见光吸收层BHJ之间的协同效应。该光电探测器具有n-p-n能带结构，这种结构由n-ZnO/p-PEDOT:PSS和p-PEDOT:PSS/n-BHJ界面处的两个相反的内置电场形成，这两个电场分别驱动光电流朝相反方向流动。这种独特的配置使得光电探测器在紫外光（380 nm）照射下产生正输出信号，在可见光（620 nm）照射下产生负输出信号，且在0 V偏压下分别具有14 mA W^–1和6 mA W^–1的优异响应度。通过利用正紫外信号作为有效数据载体，负可见光信号作为干扰信号，我们成功建立了一个高效且稳定的安全光通信系统。这种创新方法在保持简单器件架构的同时，为先进的信息加密应用展示了巨大潜力。