可与硅相媲美的大面积柔性宽带有机光电探测器

《Advanced Materials》：Silicon-Rivalling Large-Area Flexible Broadband Organic Photodetectors

有机光电探测器（OPDs）在柔性成像领域具有应用潜力，但其性能与硅光电二极管存在差距。本研究采用新型近红外电子受体材料（受体-供体-受体骨架结构，氰基取代末端基团），成功开发出外量子效率峰值达70%（940nm）、暗电流密度1.30×10?10 A/cm2的OPD，检测范围300-1100nm，性能超过商用硅器件，且在大面积（80mm2）柔性器件中保持稳定。

　　

摘要

有机光探测器（OPDs）作为一种有前景的下一代光检测技术，尤其在柔性及曲面图像传感应用中展现出了显著优势。然而，OPDs与商用硅光电二极管在性能上仍存在较大差距，这限制了其实际应用。本文报道了一种新型近红外电子受体材料，该材料具有受体-供体-受体分子骨架结构以及吸电子的氰基取代末端基团，使其能够与商用硅光电二极管相媲美。得益于强烈的电子相互作用效应和较大的分子偶极矩，该有机光探测器具有300至1100纳米的宽检测范围，并在940纳米处达到70%的峰值外量子效率。此外，由于能量无序度和陷阱密度的降低，该有机光探测器在-0.1伏偏压下仅表现出皮安级的暗电流密度（1.30 × 10^?10 A cm^?2）。如此高的响应度和低暗电流密度使得该有机光探测器在整个光谱范围内的检测灵敏度超过10¹³ Jones。更重要的是，这种优异的光检测性能在大面积柔性器件（80平方毫米）中也能得以保持。这些结果证明了有机光探测器在解决硅光电二极管在柔性及可穿戴电子设备应用中的局限性方面具有巨大潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。