Fotodetector orgánico de banda ancha y alta sensibilidad basado en una capa de modificación de interfaz de óxido de aluminio

LI Yaojiang ,  

SHI Linlin ,  

SUN Xinyu ,  

SHANG Ziheng ,  

LI Guohui ,  

JI Ting ,  

CUI Yanxia ,  

摘要

Los fotodetectores orgánicos han recibido gran atención en los campos de la imagen biomédica, la monitorización ambiental y las comunicaciones ópticas debido a sus ventajas como la amplia variedad de materiales, la flexibilidad y la biocompatibilidad. Sin embargo, limitados por la brecha de absorción de los materiales orgánicos y por una corriente oscura elevada, los fotodetectores orgánicos existentes aún enfrentan desafíos en términos de respuesta espectral amplia y alta sensibilidad. En este artículo, se utilizó ZnPc∶C60 como capa activa, y mediante la técnica de deposición por capa atómica se introdujo una capa de modificación de interfaz de óxido de aluminio que suprime eficazmente la reacción química en la interfaz entre el ánodo ITO y la capa de transporte de huecos ZnPc, reduciendo la densidad de corriente oscura a 4×10-7 A/cm2 y mejorando la relación corriente luz-oscura a 3500. Además, la espectroscopía Raman confirmó la existencia de un efecto de transferencia de carga intermolecular entre ZnPc y C60, ampliando efectivamente el rango de respuesta del dispositivo, que presenta una respuesta espectral estable en un amplio rango de 375 a 1,550 nm. Tras una optimización adicional, el dispositivo final alcanzó en la longitud de onda de 365 nm una eficiencia cuántica externa (EQE), responsividad (R) y detectividad (D*) de 72.4%, 0.21 A/W y 4.05×1011 Jones, respectivamente. Además, el dispositivo mostró comportamiento de multiplicación fotoconductora en 580 nm y 735 nm, con valores óptimos de EQE, R y D* alcanzando 128.3%, 0.75 A/W y 1.44×1012 Jones, respectivamente. Este estudio proporciona nuevas ideas para el diseño de fotodetectores orgánicos de alta sensibilidad y respuesta espectral amplia.

关键词

fotodetector;moleculas orgánicas pequeñas;modificación de interfaz;transferencia de carga intermolecular;óxido de aluminio

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