基于光生伏特原理的結(jié)型有機(jī)光電探測(cè)器（OPDs）被廣泛研究。首先介紹了結(jié)型OPDs的三種主要結(jié)構(gòu)及其原理,包含了平面異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)和平面-體復(fù)合異質(zhì)結(jié),并介紹了結(jié)型OPDs的基本性能參數(shù)�；跇�(gòu)成異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體材料進(jìn)行分類,分別綜述了基于雙有機(jī)小分子、聚合物-有機(jī)小分子、雙聚合物等類型的異質(zhì)結(jié)型OPDs在近年來的研究進(jìn)展。此外,介紹了在對(duì)具有平直結(jié)構(gòu)的結(jié)型OPDs的性能改善方面所采取的一些典型方法,并對(duì)結(jié)型OPDs的未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020,57(13)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：25 頁

【部分圖文】：

三種典型異質(zhì)結(jié)OPDs器件的結(jié)構(gòu)示意圖與反向偏壓下電極注入電荷的能帶示意圖。（a)PHJ;(b)BHJ;(c)P-BMHJ;(d）含有空穴傳輸層的體異質(zhì)結(jié)器件在反偏電壓下的能帶示意圖，該空穴傳輸層可阻擋電子從器件的陽極注入

2006年，Morimune等[24]制備了ITO/CuPc/BPPC/Au垂直結(jié)構(gòu)器件，該器件在-3 V偏壓、650nm光照下的響應(yīng)時(shí)間為83ns，如圖3(d）所示。后來該團(tuán)隊(duì)又利用這兩種材料制備了P-BMHJ OPD[25]，將響應(yīng)時(shí)間縮短至60ns。鑒于近紅外OPDs在工商業(yè)、軍事和科研領(lǐng)域，特別是在夜視、層析成像等方面的巨大應(yīng)用潛力，Wang等[26]于2011年利用高電子遷移率的F16CuPc作為電子受體制備P-BMHJ OPD，器件在808nm近紅外光下的響應(yīng)時(shí)間僅為80ns,EQE在-9V偏壓下達(dá)到9.22%，探測(cè)率為4.6×1010 Jones(1 Jones=1cm·Hz1/2·W-1）。綜合可見，以CuPc為給體材料的雙小分子異質(zhì)結(jié)OPDs具有優(yōu)于百納秒級(jí)別的超快響應(yīng)速度，探測(cè)器響應(yīng)波段一般在可見光到近紅外波段內(nèi)。4.1.2 m-MTDATA給體

結(jié)型OPDs通常在反偏電壓下工作，雖然可以利用外加電場來加速電荷收集以獲得快速的響應(yīng)和更高的效率，但這樣會(huì)從電極處注入漏電流，增大器件的暗電流，從而對(duì)器件性能產(chǎn)生不利影響[16]。漏電流在很大程度上取決于金屬-半導(dǎo)體的界面能級(jí)，為了防止反偏電壓下金屬電極注入電荷，必須盡可能地提高金屬功函數(shù)和有機(jī)半導(dǎo)體中載流子傳輸能級(jí)之間的勢(shì)壘。BHJs中給體和受體分子分布在器件的整個(gè)活性層內(nèi)，二者都非常接近電極，因此電極電荷注入的有效勢(shì)壘很小，漏電流高，如圖2(b）所示。因此人們常用電子阻擋層（EBL）和空穴阻擋層（HBL）來阻止反偏電壓下電荷的注入，也可以阻止產(chǎn)生的激子擴(kuò)散到電極上，從而有效地提高器件的性能。阻擋層的HOMO和LUMO能級(jí)會(huì)在電極界面形成特定類型載流子注入勢(shì)壘，但不妨礙電極提取相反類型的光生載流子[17]，如圖2(d）所示。在平面異質(zhì)結(jié)中的情況恰恰相反，每個(gè)金屬電極只與一種有機(jī)材料接觸，漏電流低，如圖2(a）所示。然而PHJs中激子的擴(kuò)散長度短，限制了激子的高效解離。為了保持高效率，同時(shí)使漏電流保持在較低的水平，可通過在器件內(nèi)保持一個(gè)體異質(zhì)結(jié)分布而在靠近陽極（陰極）的地方誘導(dǎo)給體（受體）富集，形成P-BMHJs來實(shí)現(xiàn)，如圖2(c）所示。研究表明誘導(dǎo)D和A部分的垂直相分離[18]或沉積一個(gè)三層結(jié)構(gòu)[19]，器件泄漏電流均可有效降低（Ileak<1nA/cm2），并且保持較高的效率。圖2 三種典型異質(zhì)結(jié)OPDs器件的結(jié)構(gòu)示意圖與反向偏壓下電極注入電荷的能帶示意圖。（a)PHJ;(b)BHJ;(c)P-BMHJ;(d）含有空穴傳輸層的體異質(zhì)結(jié)器件在反偏電壓下的能帶示意圖，該空穴傳輸層可阻擋電子從器件的陽極注入

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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