在过去几十年中，有机半导体作为下一代光电子应用的多功能材料引起了极大的关注，它们具有低成本可加工性、机械柔韧性和通过分子工程调节电子特性的独特优势[1,2]。在这类材料中，席夫碱（Schiff bases）因其优异的热稳定性、易于合成和丰富的配位化学特性而尤为引人注目。通过引入各种取代基和中心金属离子，可以系统地调节其光学和电子性质，使其应用于薄膜晶体管、发光材料和光伏器件等领域[3][4][5]。席夫碱的结构多样性使其能够形成高度有序的薄膜，其中分子堆叠、结晶度和界面质量对器件性能至关重要[6,7]。因此，大量研究致力于表征这些材料的结构和光学性质，以建立可靠的结构-性能关系，从而指导高性能光电器件的合理设计[8,9]。
席夫碱的一个重要子类别是由水杨醛衍生物衍生而来的，其中邻羟基和甲氧基的存在引入了分子内氢键形成和增强的共轭效应。例如，配体N,N′-双(3-甲氧基水杨基亚胺)乙二胺及其衍生物已被广泛研究，发现它们能够与过渡金属和镧系元素形成稳定的复合物，展现出诸如自旋转换、单分子磁性和近红外发光等有趣现象[2,3,10]。引入丙烯-1,3-二胺骨架（如N,N′-双(3-甲氧基水杨基亚胺)-丙烯-1,3-二胺（BMSPD）后，相比乙二胺类似物获得了额外的构象灵活性。这种灵活性预计会影响分子的几何结构、固态堆积方式，进而影响薄膜的光学和电荷传输特性。尽管已有许多研究关注相关席夫碱金属配合物的配位化学和磁性[3,10]，但BMSPD自由配体本身的内在光电潜力，尤其是在高质量薄膜中的应用，仍相对不够充分探索。
以往对席夫碱薄膜的研究往往集中在它们的宏观光学性质或金属配合物的性能上，但在其基本分子电子结构与观察到的薄膜行为和器件特性之间的系统关联方面存在重要空白[9][10][11][12][13][14][15]。丙烯连接基团对分子构象和薄膜形貌的影响，以及这种影响如何调节光学带隙、折射率和界面能量对齐等关键参数，尚未得到充分研究。此外，将原始的、未金属化的席夫碱薄膜作为异质结光电探测器的活性层的应用也受到了有限关注，缺乏将综合性实验表征与严格理论建模相结合的研究，以阐明光响应的潜在机制。这种从分子轨道到宏观器件性能的全面理解缺失，阻碍了这些材料在目标光电子应用中的合理优化。
本研究采用了一种结合实验和计算的方法，利用密度泛函理论（DFT）作为强大的计算工具，将BMSPD的分子电子结构与其薄膜的宏观性能联系起来。对于像BMSPD这样的分子，DFT提供了一个理论框架，可以准确预测其基态几何结构、电子能级（HOMO/LUMO）和关键的光学跃迁特性。这一理论基础对于合理解释薄膜的实验确定的结构、形貌和光学性质至关重要。通过将DFT计算的电子参数与光学带隙和异质结能带图进行关联，我们可以建立分子内在性质与器件功能之间的直接联系。这种方法超越了纯现象学描述，迈向了更基础的理解，使得优化光电检测材料成为可能。
因此，本研究的主要目的是系统地研究N,N′-双(3-甲氧基水杨基亚胺)-丙烯-1,3-二胺（BMSPD）薄膜的结构和光学性质，并将其性质与其在异质结光电探测器中的性能相关联。具体目标包括：（i）使用DFT计算表征BMSPD的分子几何结构和电子结构；（ii）制备高质量的BMSPD薄膜并分析其结构形貌和光学性质（吸收、带隙）；（iii）开发Au/BMSPD/n-Si异质结器件，并全面评估其在暗环境和光照条件下的电流-电压特性；（iv）建立理论DFT预测与实验结果之间的稳健关联，从而阐明基于BMSPD的光电探测器的结构-性质-性能关系。这项研究的结果有望为基于结构可调席夫碱材料的高性能有机光电探测器的合理设计和开发提供基础框架。
