论文部分内容阅读
图像传感器与通讯行业的发展对柔性、低成本、高响应速度的光电探测器（Photodetectors,PDs）的需求日增。在诸多的光电探测器中,结型光电探测器件所固有内建电场可有效地解离激子,加快电极对载流子的收集速率。然而传统结型光电探测器会受到半导体吸收带隙的限制,利用金属与半导体接触形成的肖特基结内的热载流子发射效应,可有效实现光子能量小于带隙时的光电探测。为提高热载流子发射通常引入具有表面等离激元的微纳结构。目前热载流子光电探测器主要基于无机半导体来制备,而有机热载流子器件研究相对匮乏。本文主要工作如下:（1）鉴于有机材料柔性廉价、种类丰富、带隙可调等优势,利用一种常见n-型有机小分子材料8-羟基喹啉铝（Tris-（8-hydroxyquinoline）aluminum,Alq3）作为有机半导体活性层,利用高功函数的银纳米颗粒（Nanoparticles,NPs）与铝膜构成合金阴极,在ITO玻璃衬底上制备了结构为ITO/Alq3/AgNPs/Al的有机热电子光电探测器。器件阴极与阳极之间形成两个背靠背的肖特基结,有效地抑制了暗电流,在有机半导体Alq3不吸收的660、850 nm波段利用复合电极的吸收激发热载流子实现良好的光电探测。同时在有机半导体吸收的375 nm波段,由于肖特基结内建电场的存在,可以实现0 V偏压下的自供电探测。并且在大气中由于复合电极氧化层的形成,器件具有较强的空气稳定性。（2）对器件的分析发现,AgNPs激发的热载流子的低浓度使其在半导体内的输运主要靠漂移运动来完成;半导体吸收产生的自由载流子由于其浓度高,输运模式主要依赖扩散作用,受无内电场区域的损耗较小。施加不同的偏压会导致两个肖特基结内建电场宽度的变化,使热电子光电探测器在半导体层吸收与不吸收的波段表现出截然不同的Log I-V特性。（3）实验中我们发现活性较强的金属银会在肖特基界面诱发不良的理化反应,降低肖特基结质量,使有机热电子光电探测器的重复性下降。对此我们又提出了一种在复合电极/Alq3肖特基结界面引入超薄BCP插入层的有机热电子光电探测器。由于隔绝了Ag与有机半导体的直接接触,使器件的重复率由无BCP层时的30%以下提高到90%左右,并且进一步提高了复合电极的功函数,使暗电流继续降低,具有广阔的前景。