青岛能源所在高性能有机光电探测器方面取得重要进展

光电探测器是人类认识自然和推动社会发展的重要工具，已广泛应用于通信、遥感、红外成像、射线测量探测、工业自动化控制以及安全监测等军民各领域。近年来，随着应用需求向轻薄化、柔性化和智能化的方向发展，开发新型光电探测器迫在眉睫，其中有机光电探测器展现出成本低、溶液法大面积制备、质轻、柔性、光谱响应范围易调控、弱光响应优异以及生物兼容性好等独特优势，具有极为广阔的应用前景。但目前的有机光电探测器存在暗电流偏大、漏电流随反向偏压增大迅速升高的瓶颈问题，严重影响了有机光电探测器的性能和应用。

近日，青岛能源所包西昌研究员带领的先进有机功能材料与器件研究组与中国科学院物理所孟庆波研究员合作，设计开发了一种制备高性能有机光电探测器的新策略——通过将聚芳醚类材料（PAEN）引入有机光电探测器的光敏层，构建微区的PIN结构，不仅加速了电荷的扫除，还能够高效地抑制反向偏压下的电荷注入，显著降低了探测器的暗电流密度，例如在−1 V的反向偏压下，暗电流密度可降低至3.63×10−10 A cm−2。此外，聚芳醚类材料（PAEN）的加入还可优化活性层的结晶形貌，减少缺陷态密度。同时，激子解离和电荷传输的改善而显著抑制的电荷复合保证了器件的光响应度。最终，制备的有机光电探测器可以获得3.45×1013 Jones的峰值探测率，是目前有机光电探测性能最优的器件之一，媲美商业的硅探测器。该研究不仅为制备具有低暗电流、高响应度和高探测性能的有机光电探测器提供了一种新颖策略，也将有利于推动宽带响应、近红外有机光电探测器的开发。

相关成果近期发表在光学类期刊Advanced Optical Materials上。博士研究生张帅和刘铜为共同第一作者，包西昌和孟庆波为论文通讯作者，并得到中国科学院院士褚君浩的悉心指导。该研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东能源研究院等项目资助。（文/图 刘铜）

Shuai Zhang, Tong Liu, Jianxiao Wang, Yongfu Li, Guoqing Lin, Maria Vasilopoulou, Junhao Chu, Qingbo Meng*, and Xichang Bao*, Effective Strategy for High-performance Organic Photodetectors with Significantly Suppressed Dark Current and Improved Responsivity. Adv. Opt. Mater 2024, DOI:10.1002/adom.202400328

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202400328

供稿部门：先进有机功能材料与器件研究组