光電探測器作為智能光電系統(tǒng)的重要組成部分,已經(jīng)引起了多學科領(lǐng)域的極大關(guān)注。光電倍增對于高靈敏光電探測器來說是理想的;它可以避免使用復雜的前置放大器電路,進一步簡化光電探測系統(tǒng)的設(shè)計并降低成本,有利于集成光電子產(chǎn)品的發(fā)展。由于有機半導體材料具有大的激子結(jié)合能,有機光電探測器不可能通過利用無機探測器中碰撞電離以及雪崩效應(yīng)的機理來實現(xiàn)光電流的倍增。界面陷阱誘導電荷隧穿注入成為當前實現(xiàn)倍增型有機光電探測器的主要工作機制。本論文的研究工作以具有單載流子傳輸特性的倍增型有機光電探測器為基礎(chǔ),從器件物理的角度出發(fā),通過界面工程、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料甄選,拓寬倍增型有機光電探測器的響應(yīng)光譜、實現(xiàn)光譜響應(yīng)可調(diào)節(jié)的倍增型有機光電探測器,并為實現(xiàn)具有單載流子傳輸特性的倍增型有機光電探測器提供新的認識。主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:（1）實現(xiàn)了可工作在雙向偏壓下的光譜響應(yīng)范圍可調(diào)的倍增型有機光電探測器。該探測器在正向偏壓和反向偏壓下的倍增效應(yīng)都來源于界面陷阱誘導的量子隧穿;其EQE光譜對注入電極附近被俘獲光生電子分布具有依賴性。通過調(diào)控器件中光場分布及其注入電極附近被俘獲光生電子分布,可以實現(xiàn)寬響應(yīng)和窄響應(yīng)。（2）制... 

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
序言
1 引言
    1.1 光電探測器的研究背景
        1.1.1 有機光電探測器的研究現(xiàn)狀
        1.1.2 光電探測器分類與工作機理
        1.1.3 光電探測器的主要性能參數(shù)
    1.2 倍增型有機光電探測器的研究進展
        1.2.1 寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器
        1.2.2 窄響應(yīng)倍增型有機光電探測器
    1.3 倍增型有機光電探測器的研究趨勢
    1.4 本論文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容
2 雙向偏壓下倍增型有機光電探測器
    2.1 雙向偏壓下寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的研究
        2.1.1 器件制備與表征
        2.1.2 基于不同ITO界面修飾層的倍增型有機光電探測器的J-V特性
        2.1.3 雙向偏壓下倍增型有機光電探測器的工作機理與光譜響應(yīng)
        2.1.4 不同界面修飾層對有源層中分子排布與器件性能的影響
        2.1.5 雙向偏壓下寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的響應(yīng)度與探測度
    2.2 雙向偏壓下窄響應(yīng)倍增型有機光電探測器的研究
        2.2.1 器件制備與表征
        2.2.2 通過改變有源層厚度實現(xiàn)雙向偏壓下的窄響應(yīng)光譜
        2.2.3 雙向偏壓窄響應(yīng)對注入電極附近被俘獲光生電子分布的依賴性
        2.2.4 雙向偏壓下窄響應(yīng)倍增型有機光電探測器的性能參數(shù)
    2.3 雙向偏壓下寬響應(yīng)和窄響應(yīng)的倍增型有機光電探測器的研究
        2.3.1 器件制備與表征
        2.3.2 利用三元策略調(diào)控光場分布實現(xiàn)正向偏壓下寬響應(yīng)
        2.3.3 通過改變有源層厚度調(diào)控光場分布實現(xiàn)反向偏壓下窄響應(yīng)
        2.3.4 兼具寬響應(yīng)和窄響應(yīng)的倍增型有機光電探測器的性能參數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
3 倍增型全聚合物光電探測器
    3.1 器件制備與表征
    3.2 實驗結(jié)果與機理研究
        3.2.1 調(diào)控PBDB-T:PZ1比例優(yōu)化倍增型全聚合物光電探測器性能
        3.2.2 倍增型全聚合物光電探測器的工作機理與單載流子傳輸特性
        3.2.3 優(yōu)化的倍增型全聚合物光電探測器的主要性能參數(shù)
    3.3 本章小結(jié)
4 窄帶隙非富勒烯作陷阱的寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器
    4.1 基于單有源層的寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的研究
        4.1.1 器件制備與表征
        4.1.2 調(diào)控有源層中給受體比例優(yōu)化倍增型有機光電探測器響應(yīng)光譜
        4.1.3 單有源層寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的工作機理與響應(yīng)特性
        4.1.4 單有源層寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的主要性能參數(shù)
    4.2 基于雙有源層的寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的研究
        4.2.1 器件制備與表征
        4.2.2 調(diào)控各有源層厚度優(yōu)化倍增型有機光電探測器的響應(yīng)光譜
        4.2.3 雙有源層倍增型有機光電探測器的工作機理與響應(yīng)特性
        4.2.4 雙有源層倍增型有機光電探測器與單有源層有機光電探測器
        4.2.5 雙有源層寬響應(yīng)倍增型有機光電探測器的主要性能參數(shù)
    4.3 本章小結(jié)
5 基于雙給體體異質(zhì)結(jié)的倍增型有機光電探測器
    5.1 器件制備與表征
    5.2 實驗結(jié)果與機理研究
        5.2.1 基于雙給體體異質(zhì)結(jié)的倍增型與二極管型有機光電探測器
        5.2.2 雙給體體異質(zhì)結(jié)倍增型有機光電探測器的主要性能參數(shù)
        5.2.3 雙給體體異質(zhì)結(jié)倍增型有機光電探測器的普適性研究
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Photomultiplication type all-polymer photodetectors with single carrier transport property[J]. Jianli Miao,Mingde Du,Ying Fang,Xiaoli Zhang,Fujun Zhang.  Science China（Chemistry）. 2019(12)
[2]Solvent additive-free ternary polymer solar cells with 16.27% ef?ciency[J]. Qiaoshi An,Xiaoling Ma,Jinhua Gao,Fujun Zhang.  Science Bulletin. 2019(08)
[3]11.2% Efficiency all-polymer solar cells with high open-circuit voltage[J]. Yuan Meng,Jingnan Wu,Xia Guo,Wenyan Su,Lei Zhu,Jin Fang,Zhi-Guo Zhang,Feng Liu,Maojie Zhang,Thomas P.Russell,Yongfang Li.  Science China（Chemistry）. 2019(07)

博士論文
[1]響應(yīng)范圍可調(diào)倍增型有機光電探測器的制備及機理研究[D]. 王文斌.北京交通大學 2019
[2]新型光電探測器的制備與機理研究[D]. 李凌亮.北京交通大學 2018

碩士論文
[1]基于P3HT：PC71BM體系光電倍增型探測器性能提升及響應(yīng)范圍拓展的研究[D]. 高米勒.北京交通大學 2017



本文編號：3662122