金属法布里-珀罗腔增强"伪电荷转移"吸收实现高效窄带短波红外光电探测

为解决传统窄带短波红外(SWIR)有机光电探测器因电荷转移(CT)吸收固有局限导致的性能瓶颈，研究人员创新性地通过掺杂超窄带隙第三组分构建"伪电荷转移"态，结合优化电极工艺，成功研制出零偏压下1020 nm处外量子效率(EQE)>40%、半峰宽(FWHM)<60 nm、探测率>3×1013 Jones、动态范围超140 dB的柔性探测器。该研究为可穿戴和大面积SWIR应用提供了兼具实验室性能与产业化潜力的通用设计范式。

　　

这项突破性研究展示了一种巧妙的"伪电荷转移"态工程策略。通过在有机半导体体系中掺杂超窄带隙第三组分，研究人员成功模拟了传统电荷转移(charge transfer, CT)吸收的光物理特性，同时避免了真实CT态固有的光谱展宽缺陷。这种创新设计与金属法布里-珀罗(Fabry-Pérot)光学微腔的协同优化，实现了令人瞩目的窄带探测性能：在1020 nm中心波长处，器件展现出超过40%的外量子效率(external quantum efficiency, EQE)，光谱响应半高宽(full width at half maximum, FWHM)压缩至60 nm以下。

特别值得关注的是，该光电探测器在零偏压条件下即可实现>3×10¹³ Jones的比探测率(detectivity)，动态范围突破140 dB大关。这些性能参数不仅超越了多数传统有机光电探测器，甚至可与部分无机器件媲美。采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底制备的柔性器件，在经历3000次弯曲循环后仍保持95%以上的初始性能，展现出优异的机械稳定性。

这项研究的重要意义在于，它通过"材料设计-器件物理-工艺优化"的协同创新，成功解决了有机窄带光电探测器领域长期存在的"性能-带宽"权衡难题。所提出的伪电荷转移态工程策略，为发展下一代可穿戴医疗诊断设备、智能工业分选系统和环境监测传感器提供了全新的技术路线。