高灵敏度高分子光探测器

通过分子设计在高分子光电探测器中实现活性层的垂直相分离控制，有效降低负偏压下的暗电流从而提高光探测器的探测度。具体上，课题组基于具有优异光伏性能的苯并二噻吩（BDT）为主链构建单元，通过在侧链引入共轭的3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）作为给体单元，与以噻吩并吡咯二酮TPD为受体单元共聚，合成了高分子PBT(EDOT)

 与噻吩侧链的高分子PBT（TH）相比，PBT(EDOT)器件负偏压下的暗电流密度降低了2个数量级以上，而其光伏性能没有显著下降（图1）。并且，探测器在±2.0V时具有非常高的整流比，暗电流的比值达到106-107，说明该探测器具有非常优异的二极管特性。在-0.2 V时，PBT(EDOT)器件暗电流密度可以达到1.6 × 10-10 A cm-2。暗电流的降低，使PBT(EDOT)光探测器在光谱响应区内可以获得1013 Jones以上的探测度。与之相对的是，基于PBT(TH)的探测器，其探测度始终在1.1 × 1012 Jones以下的水平（图2a）。此外，由于暗电流的减小，PBT(EDOT)器件对于弱光的探测敏感性大大提高，可以探测到光强在1 pW cm-2以下的弱光（图2b）。该项工作已申请PCT专利，课题组将进一步开发高分子光探测器在传感、光通讯等方面的实际应用。