高灵敏度的有机光电探测器（OPD）具有从可见光到近红外（NIR）的宽带响应和优异的整体器件性能,在包括高质量生物成像在内的各种应用中起到了非常重要的作用。文章使用Silvaco TCAD模拟了一种活性层由宽带隙聚合物PBDTTT-C-T作为给体以及稠合八烷基小分子FOIC作为受体构成的混合物所制成的宽带有机光电探测器。模拟结果表明,器件的暗电流密度、外量子效益、可探测到的最低光强能力等各项指标达到了很好的水平,与实验数据吻合较好。由此,可认为模拟过程中所使用到的参数具有较好的可信度和使用价值,可以为同类型光电探测器的模拟与研究提供有益借鉴。
有机光电探测器 非富勒烯受体 暗电流密度 外量子效率 Silvaco TCAD Silvaco TCAD organic photodetectors non-fullerene acceptors dark current density external quantum efficiency
西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
为实现有机光电探测器对三基色（红、绿、蓝）的全响应以及器件性能的改善，研究了在P3HT∶PCBM活性层中，掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态，进而改善探测器性能的方法，着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上，获得了一个覆盖400~800 nm波长范围的三基色探测器，并且在低偏压-1.5 V下三基色（波长为630、530和460 nm）的外量子效率EQE和比探测率D*分别达到了56%、68%、52%和1.17×1012 Jones、1.4×1012 Jones、1.2×1012 Jones。结果表明：在P3HT：PC61BM中混入适量的ITIC，不仅可将光谱拓宽到400~800 nm，改善器件的光学特性，而且还可以提高激子解离率和载流子收集率，降低混合薄膜中的双分子复合，使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。
有机光电探测器 体异质结 三元活性层 激子解离 ITIC Organic photodetectors Bulk heterojunction Ternary active layer Exciton dissociation ITIC
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，光电科学与工程学院，四川 成都 610054
纤维状光电探测器因具有柔性可编织、全角度光探测等特性，有望在可穿戴电子领域取得广泛应用。现已报道的纤维状光电探测器多采用无机光敏材料，器件存在机械柔性受限、制备工艺复杂等问题。本文提出制备纤维状有机光电探测器(FOPD)，采用浸渍提拉法依次在锌丝表面制备电子传输层(ZnO)、有机体异质结光敏层(PBDB-T:ITIC-Th)和空穴传输层(PEDOT:PSS)等功能层，最后缠绕银丝或碳纳米管纤维(CNT)作为外电极，制备了两种柔性FOPD。结果表明，两种器件在可见光波段均具有优良的响应，整流特性明显，在?0.5 V偏压下比探测率均可达10
11 Jones (300 nm~760 nm)。其中，CNT外电极与光敏层的界面接触更佳，器件具有更低的暗电流密度(9.5×10
?8 A cm
?2，?0.5 V)和更快的响应速度(上升、下降时间：0.88 ms、6.00 ms)。本文的研究有望为柔性纤维器件和可穿戴电子领域的发展提供新思路。
1 长春理工大学材料科学与工程学院，吉林 长春 130022
2 教育部光电功能材料工程研究中心，吉林 长春 130022
本体异质结（BHJ）是有机光电探测器（OPD）最有意义的结构之一，它可以通过在溶剂中混入供体和受体并借助溶胶-凝胶方法来实现。BHJ已经被证明是调节有机半导体激子扩散长度的一种有效方法，而制备具有这种结构的有机光电探测器是一项非常重要的工作。因此，使用共轭聚合物供体聚（3-己基噻吩）（P3HT）和富勒烯衍生物受体［6，6］-苯C61-丁酸甲酯（PC61BM）形成活性层制备二元BHJ OPD，从而提高MgZnO紫外光电探测器的性能。结果表明，OPD的响应度可达0.721 A/W，与MgZnO紫外光电探测器相比提高了约3.9倍。此外，OPD具有更出色的检测能力、更好的响应度和更高的光暗电流比。
探测器 有机光电探测器 共轭聚合物 富勒烯 二元本体异质结 光学学报
2022, 42(13): 1304001
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
利用光电倍增（PM）效应提高器件外量子效率是获得高灵敏度有机光电探测器的重要途径。基于电荷积累型PM原理，介绍了近几年PM型有机光电探测器的研究进展，从实现电荷积累方法的角度，详细阐明了实现PM的策略以及对应的机理，并对PM型有机光电探测器的未来研究进行了展望。
光学器件 有机光电探测器 光电倍增 外量子效率 电荷积累 光电子器件 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0100003
1 闽江学院 物理与电子信息工程学院， 福建 福州 350108
2 重庆邮电大学 光电工程学院， 重庆 400065
采用溶液法制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/活性层/Al的四元倍增型有机光电探测器，器件本体异质结活性层由P3HT∶PTB7-Th∶IEICO∶PC71BM以90∶10∶0.5∶0.5的质量比共混组成。随着偏压增加，器件外量子效率(External quantum eciency,EQE)远超100%，并展现300~850 nm的宽光谱响应。在330 nm与780 nm处，器件可获得的最高EQEs和响应度分别为773000%和2 057 A·W-1 以及311000%和1 956 A·W-1，为有机光电探测器在紫外和近红外光区可获得的最高EQE和响应度之一。-25 V偏压下, 与结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PTB7-Th∶IEICO(90∶10∶1)/Al的三元器件相比，四元器件的平均EQE(388167%)、响应度(1 604 A·W-1)以及探测灵敏度(3.6×1013 Jones)分别提高了0.5倍、0.5倍和0.4倍，有效提升了器件对弱光的探测能力。上述结果提供了一种制备多元宽带倍增型有机光电探测器的有效策略,用以提高器件弱光探测能力，特别是提升了器件对紫外和近红外光的响应与探测能力。
溶液法 四元 倍增型有机光电探测器 紫外 近红外 solution processing method quaternary photomultiplication-type organic photodetectors ultraviolet near infrared
1 闽江学院 物理与电子信息工程学院, 福建 福州 350108
2 重庆大学 光电工程学院, 重庆 400044
采用溶液法制备了结构为ITO/ZnO/P3HT∶IEICO/Al和ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶IEICO/Al的倍增型有机光电探测器, 活性层中电子给体(P3HT)和电子受体(IEICO)的质量比为100∶1。以氧化锌(ZnO)为界面层的器件在正向与反向偏压下都能良好工作, 而以PEDOT∶PSS为界面层的器件只能在反向偏压下工作。 -15 V偏压下, 与PEDOT∶PSS界面层器件相比, ZnO界面层器件的暗电流密度(2.2 μA/cm2)降低4倍以上, 1.5 mW/cm2光照下的光电流密度(3.7 mA/cm2)提高3倍以上, 外量子效率(External quantum efficiency,EQE)平均值(3262%)、响应度平均值(13.3 A/W)和探测灵敏度平均值(1.6×1013 Jones)分别提高4倍、4倍和11倍以上。这些结果表明, 以ZnO为倍增型有机光电探测器的界面层, 可以降低器件的暗电流密度并提高器件的EQEs, 从而显著提高器件的光电性能。
溶液法 氧化锌 界面层 倍增型有机光电探测器 solution-processing ZnO interfacial layer photomultiplication-type organic photodetectors
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
采用P3HT∶PBDT-TT-C∶PC61BM为活性层,通过溶液旋涂和高真空蒸镀工艺制备了覆盖可见光范围的高探测率有机光电探测器.利用原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了窄带隙聚合物红光吸收材料PBDT-TT-C掺入P3HT∶PC61BM对活性层薄膜光学特性和器件电学特性的影响.研究发现当活性层中P3HT∶PBDT-TT-C∶PC61BM质量比为8∶2∶10时,活性层的响应光谱范围拓宽到350~780 nm.其探测器在－1 V偏压下红绿蓝三基色的光响应度和外量子效率分别达到了422 mA/W、464 mA/W、286 mA/W和83%、108%、77%,比探测率均达到1012Jones以上.结果表明,在有机光电探测器活性层中掺入吸收光谱互补的有机材料,在保证薄膜微观形貌的基础上,通过调节三元混合材料的质量比,不仅可以优化载流子的产生和输运,提高器件的光电流,还可通过第三组分的掺入促进薄膜结晶,减小器件的暗电流.
有机光电探测器 三元体异质结 荧光光谱 能量传递 Organic photodetector Ternary heterojunction Fluorescence spectroscopy Energy transfer PBDT-TT-C PBDT-TT-C 光子学报
2019, 48(10): 1004001
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
采用溶液旋涂方法将单壁碳纳米管与有机红光材料结合并制作出红光探测器, 研究了单壁碳纳米管对PBDTTT-F∶PCBM本体异质结活性层薄膜的影响机理及其红光探测器的光电特性.利用原子力显微镜, 荧光光谱和紫外-可见吸收光谱等方法对器件进行性能表征及优化.当单壁碳纳米管为最优掺入比1.5 wt%时, 在－1 V偏置电压时, 红光光照下该探测器响应度为535 mA/W, 比探测率达到3.8×1012 Jones, 外量子效率达到104%.结果表明, 将单壁碳纳米管与有机红光材料结合, 有利于提高有机共轭聚合物的聚集以及结晶度, 增强光吸收, 可为活性层提供高迁移率的电荷传导通道, 优化薄膜互穿网络形貌.同时, 利用碳纳米管的多激子产生效应, 使得有机光电探测器的光电性能大大改善, 外量子效率超过100%, 为无机-有机光电探测器的进一步开发提供参考.
有机光电探测器 活性层 光致发光光谱 碳纳米管 光电特性 本体异质结 Organic photodetector Active layer Photoluminescence spectroscopy Carbon nanotubes Photoelectric properties Bulk heterojunction
