综述：先进柔性有机近红外光电探测器在传感应用中的研究

这篇综述系统阐述了柔性有机近红外光电探测器（OPDs）的设计策略与应用前景，重点探讨了其在非侵入式健康监测（如心率、血氧饱和度检测）、环境监测、生物成像及光学通信等领域的突破性进展。文章通过分子工程（如D-A结构设计）和器件物理优化（如EQE>100%的光电倍增机制），揭示了有机材料在柔性电子中的独特优势（如轻量化、可拉伸性），同时指出降低暗电流、拓展NIR/SWIR响应范围是未来研究的关键挑战。

　　

柔性有机近红外光电探测器的传感革命

引言
近红外（NIR）光凭借卓越的组织穿透能力，在生物医学成像、健康监测等领域展现出巨大潜力。传统无机光电探测器受限于刚性结构和窄响应范围，而柔性有机光电探测器（OPDs）通过可调谐的分子设计（如醌式共振结构、D-A相互作用），实现了从可见光到短波红外（SWIR, 1000-2700 nm）的宽谱响应，为下一代穿戴式电子提供了颠覆性解决方案。

OPDs的工作原理与性能优化
OPDs的核心是将光信号转换为电信号，其性能由外量子效率（EQE）、比探测率（D*）等关键参数衡量。通过以下策略可显著提升性能：

1. 分子工程：如引入低玻璃化转变温度的侧链（如PBA）增强机械柔性，或采用高迁移率材料（如Y6系列非富勒烯受体）拓宽NIR响应至1500 nm。
2. 器件结构创新：光电倍增型OPDs（PM-OPDs）利用陷阱辅助电荷注入，使EQE突破100%；而电荷收集窄化（CCN）技术可实现半峰宽<100 nm的窄带检测。
3. 界面调控：如PEDOT:PSS/PDINO双层界面减少暗电流至10^?7
   A cm^?2
   ，D*达10¹³
   Jones。

健康监测应用

1. 心血管监测：
   • 光电容积图（PPG）：柔性OPD阵列与OLED集成，通过反射/透射模式检测血流容积变化，实现心率（HR）和血氧饱和度（SpO₂
     ）监测，误差<2%。
   • 血压推算：基于脉搏波传导时间（PTT）的算法，柔性混合PPG传感器（hPPG）在动态姿势下平均误差<5 mmHg。
2. 医学成像：
   • 上转换器件：将NIR信号转换为可见光，分辨率达600 dpi，已用于肝癌手术导航。
   • X射线成像：柔性OPD与CsI:Tl闪烁体结合，实现0.27 mGy s^?1
     低剂量成像。

新兴传感场景

1. 酒精检测：利用水-乙醇在1300-1600 nm的吸收差异，OPDs可精准量化浓度（误差<1%），适用于酿酒业与交通安全。
2. 肌肉活动监测：通过NIR（800 nm）背向散射光检测肌纤维形变，有机光电子突触可控制假肢动作，信噪比（SNR）优于传统肌电图（EMG）。

挑战与展望
尽管OPDs在柔性、成本方面优势显著，但其环境稳定性（如氧化敏感性）和灵敏度仍待提升。未来研究将聚焦于：

1. 开发响应波长>2000 nm的超窄带隙材料；
2. 通过三维集成实现多参数健康监测；
3. 在智能交通（LiFi通信）和艺术品修复（偏振敏感检测）等跨界应用中开拓新场景。

有机光电探测器正引领一场从实验室到市场的技术变革，其“柔软”的特性将重新定义人机交互的边界。