通过形态控制和自组装单层结构增强近红外有机光电探测器的暗电流抑制能力

《Advanced Optical Materials》：Enhancing Dark Current Suppression in Near-Infrared Organic Photodetectors with Morphology Control and Self-Assembled Monolayers

协同形态控制与界面工程策略有效降低近红外有机光电探测器暗电流密度至10?8 A cm?2，同时提升光响应度至0.58 A W?1，检测度达9.57×1013 Jones，揭示界面偶极层调控注入势垒机制。

　　

摘要

本研究通过结合形态控制和界面工程的综合策略，解决了近红外有机光电探测器（NIR-OPDs）中高暗电流密度和低响应度的问题。含有固体添加剂的厚活性层有效降低了暗电流密度，同时保持了高效的电荷传输。随后，使用[2-(9HCarbazol-9-yl)ethyl]phosphonic acid（2PACz）对分子界面进行修饰，进一步抑制了暗电流并提高了光电响应度。结合陷阱态的漂移-扩散模型显示，2PACz在界面处形成了一层偶极层，将注入势垒降低了约0.3 eV，并消除了器件内部的陷阱。这些策略共同将暗电流密度从10^?5 A cm^?2（对照组）降低到10^?8 A cm^?2（在-1 V时），并将响应度（R）从0.50 A W^?1（对照组）提高到864 nm时的0.58 A W^?1。最终得到的器件具有较高的信噪比限制的特定检测率（D_s?^?），达到9.57 × 10¹³ Jones，体现了其卓越的灵敏度。本研究表明，将形态控制与界面工程相结合可以有效克服NIR-OPDs的关键性能限制，为高性能有机光电探测器的设计提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。