Nahinfrarot-organische Photodetektoren zeichnen sich durch geringe Kosten, lösungsbasierte Spinbeschichtung, gute Biokompatibilität und Flexibilität für tragbare Geräte aus und bieten breite Anwendungspotenziale in der Biosensorik, medizinischen Bildgebung und flexiblen tragbaren Elektronikgeräten. Verstärkte organische Photodetektoren erhalten im Vergleich zu diodenartigen organischen Photodetektoren aufgrund ihrer höheren externen Quanteneffizienz (EQE>100%) und Empfindlichkeit große Aufmerksamkeit. Solche Geräte nutzen einen Ladungsträger, der in der Nähe der Elektrode von Fallen gebunden ist, um einem Ladungsträger entgegengesetzter Polarität zu helfen, aus dem externen Stromkreis durch Tunneln in die aktive Schicht injiziert zu werden und so eine photoelektrische Verstärkung zu erreichen. Die Anzahl der Fallen beeinflusst jedoch in gewissem Maße die weitere Leistungssteigerung des Geräts. In dieser Arbeit wurde durch Einbringen anorganischer ZnO-Nanopartikel in die aktive Schicht die Anzahl der Elektronenfallen erhöht, sodass die Leuchtdichte bei Beibehaltung der Dunkelstromdichte unter Rückwärtsspannung erhöht wurde. Durch Optimierung wurde festgestellt, dass die beste Leistung bei einem ZnO-Nanopartikel-Dotierungsanteil von 5 % erreicht wird. Unter Beleuchtung mit einer 850-nm-LED und einer Spannung von -15 V wurde die Leuchtdichte im Vergleich zu Geräten ohne ZnO-Dotierung um das 7,4-fache erhöht. Darauf aufbauend wurde die Leistung des Geräts durch die kooperative Modifikation der Schnittstelle mit einer Al₂O₃-Schicht weiter verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass das Einfügen der Al₂O₃-Schnittstellenschicht die Kontaktcharakteristik an der Anodenschnittstelle verbessert und es dem Gerät ermöglicht, eine Lichtantwort sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsspannung zu erzielen. Nach der Al₂O₃-Modifikation erreicht das Gerät bei 15 V und im gesamten Spektrum eine maximale EQE von 10⁵ % und einen maximalen Responsivität (R) von 10⁴ A/W. Diese Arbeit bietet neue Ideen und Methoden für die Entwicklung hochempfindlicher organischer Photodetektoren.

nahinfrarot;photoelektrische Verstärkung;organischer Photodetektor;anorganische Nanopartikel;Schnittstellenmodifikation