近年來,有機(jī)光電探測器由于其具有優(yōu)異的可柔性大面積制備、重量輕、可調(diào)的光譜響應(yīng)、和較低的生產(chǎn)成本等優(yōu)勢而成為研究熱點(diǎn)。關(guān)于有機(jī)光電探測器的研究主要集中在調(diào)節(jié)光譜響應(yīng)帶寬以實(shí)現(xiàn)窄帶或?qū)拵ы憫?yīng)上。最近,紫外（UV）到可見（Vis）-紅外（NIR）高靈敏度的寬光譜有機(jī)光電探測器因其在化學(xué)/生物傳感、夜視、光通信等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力而受到廣泛關(guān)注,其中,三元體系是提高寬光譜有機(jī)光電探測器性能的一種簡單有效的方式�；诖�,本論文在新型的P3HT:IEICO-4F二元體系的寬光譜有機(jī)光電探測器中分別摻入富勒烯材料PC₇₁BM和共軛聚合物材料PTB7作為第三種組分,通過調(diào)控?fù)诫s材料在活性層中的比例來研究第三組份對器件性能的影響,具體研究內(nèi)容如下:1.研究了摻雜富勒烯材料PC₇₁BM對器件性能的影響。當(dāng)PC₇₁BM的摻雜比例為10 wt%時(shí),所制備的P3HT:IEICO-4F:PC₇₁BM三元寬光譜有機(jī)光電探測器性能最優(yōu),在805 nm處的探測率（D*）為1.35?10¹² Jones,比二元... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

探測光譜的波長范圍圖[9]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2泛研究[10]。隨著一些現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，例如：認(rèn)證系統(tǒng)、自動駕車、虛擬現(xiàn)實(shí)以及人工智能等的快速發(fā)展，創(chuàng)造了對光電探測技術(shù)創(chuàng)新的不斷增長的需求。圖1-1探測光譜的波長范圍圖[9]1.2有機(jī)光電探測器的基本理論1.2.1有機(jī)光電探測器的工作機(jī)理有機(jī)光電探測器件包含有機(jī)光伏器件的全部優(yōu)點(diǎn)，而且借助于有機(jī)太陽能電池的高速發(fā)展，使得在技術(shù)上與其相近的有機(jī)光探測器件也獲得了快速發(fā)展。在性能上，常溫環(huán)境下工作的穩(wěn)定和可靠性、較高的光電流的密度、較低的暗電流密度、高的外量子效率、高的響應(yīng)度和探測率，以及良好的線性工作范圍是有機(jī)光電探測器一般需要滿足的要求[11-13]。有機(jī)光電探測器的工作機(jī)理與太陽能電池近似，都屬于光電轉(zhuǎn)換器件。但也存在一些不同之處。一方面，有機(jī)光電探測器工作在反向偏置電壓下，這是為了提高光生載流子在器件中的分離效率；另一方面，有機(jī)光電探測器的工作波長具有選擇性，可以專門探測某個(gè)特定的波段，也可以在全光譜范圍內(nèi)工作[14]。除此之外，兩種器件的基本器件結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的，具體工作機(jī)制包含四個(gè)步驟，如圖1-2至1-5所示。（1）入射光吸收并產(chǎn)生光生激子。光入射到有機(jī)半導(dǎo)體材料上，當(dāng)入射的光子能量大于能隙能量，電子受激發(fā)導(dǎo)致從給體材料的（HighestOccupiedMolecularOrbital,HOMO）能級躍遷到（LowestUnoccupiedMolecularOrbital,LUMO）能級上，并在HOMO能級上留下一個(gè)空穴，在庫侖力的作用下，形成束縛的空穴-電子對，即光生激子。圖1-2光生激子產(chǎn)生的能級示意圖

第一章緒論3（2）光生激子的擴(kuò)散。光生激子在給體材料中擴(kuò)散至給體材料和受體材料的界面處。在擴(kuò)散程中，部分的光生激子會由于熒光發(fā)射、熱能耗散等不同的原因重新復(fù)合。圖1-3光生激子擴(kuò)散示意圖（3）光生激子的分離。在給體材料和受體材料的界面處，沒有復(fù)合的激子分離成單獨(dú)的電子和空穴。為了在給受體界面處激子能更有效率地分離，激子的束縛能必須大于給體材料的HOMO能級和受體材料的LUMO能級之間的能級差。隨后，自由電子被俘獲到了受體材料的LUMO能級，而空穴則留在了給體材料的HOMO能級上。為了能產(chǎn)生更多的自由電荷，就要提高該過程的發(fā)生幾率，這對于光電探測器來說尤其重要。因此，器件要工作在反偏電壓下，這可以增加自由電荷的分離效率，從而提高光電流密度。圖1-4激子解離示意圖（4）光生載流子的傳輸和收集。在兩個(gè)電極之間的電勢差所產(chǎn)生的內(nèi)建電場和外加電壓的共同作用下，電子和空穴等自由載流子分別經(jīng)過受體材料和給體材料輸運(yùn)到各自相對應(yīng)的電極。在這一過程中，如果載流子被陷阱捕獲或者發(fā)生復(fù)合，電荷的遷移率都會降低。對于光電流有貢獻(xiàn)作用的，只有那些最終被電極收集到的載流子。綜上所述，當(dāng)光電探測器對于光的吸收能力不變的情況下，為了提高器件的性能，可以通過加強(qiáng)光生激子的解離效率，提高光生載流子的傳輸能力和增強(qiáng)載流子在電極上的收集效率等方法來實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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