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。
南方科技大学
2021-04-13