有機光敏晶體管是一種在有機場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)中引入光控"柵極"的新型光探測器件,其光靈敏度、光響應(yīng)度性能參數(shù)與源/漏電極和有源層的接觸情況關(guān)系密切。本文通過真空蒸發(fā)法分別制備了采用金電極和鋁電極的單層并五苯及酞菁銅有機光敏晶體管。研究了它們在黑暗和光照條件下的輸出及轉(zhuǎn)移特性。結(jié)果表明,高遷移率的并五苯有源層更適合搭配接觸特性較好的金電極,該器件具有和鋁電極器件相同高水平的光靈敏度～3×10⁴,但其光響應(yīng)度是鋁電極器件的13倍;而低遷移率的酞菁銅薄膜較適合搭配能夠和有源層形成肖特基接觸的鋁電極,有利于抑制暗電流、增強激子解離效率、提高光電流,進一步使器件在獲得和金電極器件同數(shù)量級光響應(yīng)度的同時,其光靈敏度是金電極器件的10²倍。本文對光照下電極/有源層肖特基接觸的能帶變化做了理論分析,總結(jié)歸納了有機光敏晶體管電極材料和有源層材料的初步篩選規(guī)律。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

底柵頂接觸OPT結(jié)構(gòu)示意圖

在透光率優(yōu)于97%的石英襯底上沉積50 nm并五苯和酞菁銅薄膜的紫外-可見吸收光譜如圖2所示,它們在可見光區(qū)域600～700 nm波長范圍均有較強的吸收。這表明兩種有機材料都是很好的紅光光敏材料。實驗中,我們選用638 nm的激光二極管作為光源,如圖中所示,在這一波長,酞菁銅有更好的吸收,其光吸收系數(shù)為5.08×104 /cm,而并五苯在638 nm的光吸收系數(shù)為3.22×104 /cm。3.2 采用Au和Al電極的并五苯光敏晶體管

我們對采用鋁電極和金電極的并五苯OPT分別研究了它們在黑暗和光照條件下的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。如圖3(a)、(b)所示,黑暗條件下,采用金電極的并五苯OPT(以下簡稱Au-PENT-OPT)在相同柵、漏壓下,漏極電流Ids較高,Vgs=Vds=-50 V時,可達15.38 μA;而同樣條件下,采用鋁電極的并五苯OPT(以下簡稱Al-PENT-OPT)僅獲得59.65 nA。這源于OPT在無光照工作時,其電學(xué)特性與OFET一致,Ids的大小是由源極載流子的電注入效率和溝道層的載流子遷移率共同決定的[17-18]。 并五苯的HOMO能級與Al的費米能級有較大差距(～0.8 eV),一般認為這兩種材料的接觸是典型的肖特基接觸[19],非常不利于源極空穴的注入,極大地限制了OPT漏極電流的大小。而并五苯的HOMO能級與金的費米能級差距較小(不考慮界面偶極層時僅為～0.2 eV),有利于源極空穴的注入[20]。在25 mW/cm2紅光照射下,Au-PENT-OPT在Vgs=Vds=-50 V時的凈光生電流Iph最高達22.03 μA,光響應(yīng)度為580 mA/W。而Al-PENT-OPT在同樣條件下的Iph僅為1.65 μA,光響應(yīng)度為44 mA/W。兩種器件在Vgs=Vds=-50 V時均已開啟,這反映了Au-PENT-OPT在開態(tài)工作時具有更大的光響應(yīng)度R。兩種器件在光照和黑暗條件下的轉(zhuǎn)移特性如圖3(c)所示,Vgs=0 V時,器件均已開啟。通常OPT的最大光靈敏度發(fā)生在無光照工作時的最小漏電流所對應(yīng)的柵壓處[21],器件此時處于關(guān)閉狀態(tài),如Au-PENT-OPT在Vgs=3.64 V獲得的最大光靈敏度P=3.23×104。 Al-PENT-OPT在Vgs=9.70 V獲得的最大光靈敏度P=3.12×104。

【參考文獻】：
期刊論文
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