基于并五苯/氯铝酞菁-C70异质结的近红外有机光电晶体管：通过光吸收层优化实现534%外量子效率

（编辑推荐）本研究创新性地采用ClAlPc/C70异质结作为光吸收层，构建了响应波长780 nm的高性能近红外有机光电晶体管（OPT）。通过能级匹配形成内建电场，显著提升激子解离效率，实现3.36 A/W超高响应度和534%的外量子效率（EQE），为柔性近红外（NIR）光电器件开发提供了新思路。

　　

Highlight

这项研究通过分子工程策略实现了突破性进展：在780 nm近红外波段，基于并五苯的有机光电晶体管（OPT）展现出惊人的534%外量子效率（EQE），刷新了同类器件的性能记录。

材料与器件制备

所有有机吸收材料均采购自商业渠道：并五苯购自Aldrich化学公司，ClAlPc和C₇₀来自Sigma-Aldrich。如图1所示，器件采用重掺杂p型硅（p⁺-Si）作为栅极，热生长100 nm二氧化硅（SiO₂）栅介质层。通过精确控制沉积工艺，先在SiO₂上制备70 nm并五苯薄膜作为沟道层，再依次蒸镀ClAlPc和C₇₀构成"三明治"式异质结光吸收结构。

测量与表征

采用半导体参数分析仪（HP 4145B）在室温下测试器件性能，对比暗态与光照条件下的传输特性（漏极电流I_DS vs 栅压V_GS）。特别有趣的是，研究团队使用波长780 nm的近红外LED作为激发光源，配合LCR电表（WK4100系列）精确测量器件电容值，揭示了异质结界面电荷存储的独特行为。

结果与讨论

紫外-可见吸收光谱（图2a）显示：ClAlPc在780 nm处呈现强吸收峰，与并五苯的橙红光吸收区（550-650 nm）、C₇₀的蓝紫光吸收带形成完美互补。三明治结构产生的协同效应使器件在宽光谱范围内保持"全色域"响应特性。能级排列分析表明，ClAlPc/C₇₀界面形成的II型异质结产生强大内建电场（>10⁵ V/cm），将激子解离效率提升至传统器件的2.3倍。

Conclusion

我们成功开发出具有里程碑意义的近红外OPT器件，其核心突破在于：通过精确调控ClAlPc/C₇₀异质结厚度（优化至纳米级精度），在分子层面构建了"激子高速公路"。这种设计不仅实现3.36 A/W的超高响应度，更创造了534%的EQE记录——相当于每个入射光子产生超过5个电子！该工作为开发柔性可穿戴生物传感器、夜视设备等下一代光电器件提供了全新材料体系。