無機ナノ粒子および界面層の協同による倍増型近赤外有機光電検出器性能改善

CHANG Mingru ,  

SHI Linlin ,  

HUA Yulu ,  

JI Ting ,  

LI Guohui ,  

XU Bingshe ,  

DONG Hailiang ,  

CUI Yanxia ,  

摘要

近赤外有機光電検出器は、低コスト、溶液スピンコーティング可能、生体親和性が良く、柔軟でウェアラブルであるという利点があり、生体センシング、医療画像、柔軟なウェアラブル電子機器などの分野で広範な応用展望を持っています。倍増型有機光電検出器は、ダイオード型有機光電検出器に比べて、より高い外部量子効率(EQE>100%)と感度を持ち注目されています。これらのデバイスは、電極付近でキャリアトラップに捕獲された一種のキャリアが、反対極性の別種のキャリアが外部回路から活性層にトンネル注入されるのを助け、光電増倍を実現しますが、トラップの数はデバイス性能のさらなる向上にある程度影響します。本研究では、活性層に無機ZnOナノ粒子を混入して電子トラップ数を増加させ、逆バイアス下で暗電流密度を維持しつつ明電流密度を向上させました。最適化の結果、ZnOナノ粒子の混合比率が5%の時に性能が最良であり、850 nmのLED照射、-15 Vのバイアス下でZnOナノ粒子を混入しないデバイスに比べて明電流密度が7.4倍向上しました。これに基づき、本研究ではAl₂O₃界面修飾層を協同させてデバイス性能をさらに改善しました。結果は、Al₂O₃界面修飾層の挿入がデバイスの陽極界面接触特性を改善し、正および逆バイアス下での光応答を実現可能にすることを示しました。Al₂O₃修飾後のデバイスは、15 Vのバイアス、全スペクトル範囲においてEQEが最大10⁵%、感度(R)が最大10⁴ A/Wに達しました。本研究は高感度有機光電検出器の発展に新たな視点と方法を提供します。

关键词

近赤外;光電増倍;有機光電検出器;無機ナノ粒子;界面修飾

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