有机光探测器(OrganicPhotodetectors,OP)是指由有机材料作为敏感材料的对光信号进行检测的器件,它具有低温、快速、可大面积制备和柔性等特点,可实现多种应用,如大面积的成像器可对弯曲的曲面进行检测。同时,有机光探测器在生物、医学领域也有广泛的应用前景。
年,F.F.So等人利用苝四酸二酐(PerylenetetracarboxylicDianhydride,PTCDA)制备有机薄膜,通过将其沉积在Si衬底与ITO之间,实现了有机材料与无机材料相结合的光探测器。随后,有机聚合物探测器、具有高带宽的有机小分子薄膜多层可见光探测器相继被研制出来。年,Ramuz等人研制出了3-己基酚噻的聚合物(Polythioghenes,P3HT)作为给体、富勒烯衍生物(Phenyl-C61-ButyricAcidMethylEater,PCBM)作为受体的可见光探测器。
按照器件结构的不同,OP可以分为两端器件和三端器件。其中,两端器件包含有机光电二极管和有机光电导体;三端器件包含有机光电晶体管等。OP的工作原理也是基于光伏效应的,但是器件需要施加负向偏压,这是其区别于光伏器件之处。负向偏压是使内部pn结的耗尽层展宽。在光照的作用下,空穴-电子对会在吸收区内产生,其宽度与入射光强相关。产生的载流子在耗尽层内快速向两个电极运动,当外部接通时,迅速形成光电流。但是,由于载流子在耗尽层之外的区域扩散速率不高,影响响应速度,制约着其在高频器件中的应用。
光电导探测器是基于光电效应的一种探测器,其结构较为简单。外界光照使半导体材料产生电子和空穴,电子和空穴分别向两端接触电极运动,从而产生光电流。当外界光线作用在有机光电晶体管的半导体层上时,其源漏电流会发生变化,从而可以对光强和波长进行探测。半导体光电探测器材料通常选用直接带隙材料作为敏感材料,因为该材料会使材料内部获得较大受激吸收速率。
目前,OP使用的半导体材料的主要特点是吸收系数高、材料种类多样、电荷迁移率低、具有高的各向异性等。有机光探测器的优点是易调控、可集成,对光波段具有选择性,制备方式简单,以及有机半导体的材料储备量大、量子产出率较高等。有机光探测器的研究热点是开发新的材料和优化器件结构,以便提高其灵敏度和电荷收集效率。
预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇