근적외선 유기 광전 탐지기는 저비용, 용액 스핀 코팅 가능, 우수한 생체 적합성 및 유연한 착용성 등의 장점을 가지고 있어 생체 센서, 의료 영상, 유연한 착용용 전자기기 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 배증형 유기 광전 탐지기는 다이오드형 유기 광전 탐지기에 비해 더 높은 외부 양자 효율(EQE>100%)과 감도를 가지고 있어 주목받고 있다. 이러한 장치는 전극 근처에서 운반자 트랩에 포획된 한 종류의 운반자가 반대 극성의 다른 운반자가 외부 회로에서 활성층으로 터널 주입되는 것을 돕는 방식으로 광전 배증을 실현하지만, 트랩 수는 장치 성능 향상에 일부 영향을 미친다. 본 연구에서는 활성층에 무기 ZnO 나노입자를 도핑하여 전자 트랩 수를 증가시켜 역방향 바이어스 상태에서 암전류 밀도를 유지하면서 광전류 밀도를 향상시켰다. 최적화를 통해 ZnO 나노입자 도핑 비율이 5%일 때 가장 우수한 성능을 보였으며, 850 nm LED 조사 및 -15 V 바이어스 하에서 도핑하지 않은 장치에 비해 광전류 밀도가 7.4배 향상되었다. 이를 바탕으로 Al₂O₃ 계면 개질층을 협동 적용하여 장치 성능을 더욱 개선하였다. 결과적으로 Al₂O₃ 계면 개질층 삽입은 장치 양극 계면 접촉 특성을 개선하여 정·역방향 바이어스 모두에서 광 응답을 가능하게 하였다. Al₂O₃ 개질 후 장치는 15 V 바이어스 및 전 스펙트럼 범위에서 EQE가 최대 10⁵%, 감도가 최대 10⁴ A/W에 이르렀다. 본 연구는 고감도 유기 광전 탐지기 개발에 새로운 아이디어와 방법을 제공한다.

근적외선;광전 배증;유기 광전 탐지기;무기 나노입자;계면 개질