【摘 要】
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有机光电探测器(Organic photodetector,OPD)具有低成本、超薄、制备工艺简单等优点,已成为近几年研究的热点之一。但目前光电探测器件对长波段光的响应不足,其响应范围难以覆盖整个可见光区域。为了拓宽器件的光谱响应范围,实现全基色响应,本论文针对活性层光谱响应范围的问题开展了研究。在研究过程中,本文采用平面和体异质结相结合的结构,制备了一种全基色响应的探测器件,其结构为:ITO/P
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有机光电探测器(Organic photodetector,OPD)具有低成本、超薄、制备工艺简单等优点,已成为近几年研究的热点之一。但目前光电探测器件对长波段光的响应不足,其响应范围难以覆盖整个可见光区域。为了拓宽器件的光谱响应范围,实现全基色响应,本论文针对活性层光谱响应范围的问题开展了研究。在研究过程中,本文采用平面和体异质结相结合的结构,制备了一种全基色响应的探测器件,其结构为:ITO/PEDOT:PSS(35nm)/P3HT/PBDT-TT-F:PCBM/Li F(1nm)/Al(100nm)。其中,PBDTTT-F:PCBM体异质结薄膜作为器件的主体活性层对红光进行响应、P3HT薄膜作为器件的前置吸收层与主体活性层中的PCBM形成平面异质结对蓝绿光进行响应。在研究过程中,首先,为了初步确定P3HT前置吸收层的膜厚,制备了基于P3HT/PCBM平面异质结的光敏二极管。当P3HT薄膜厚度为25nm的时候器件性能较好,在-1V的偏置电压下光电流密度为0.475m A/cm2、光响应度为94.8m A/W;当对器件120℃退火以后,光电流密度提升到0.607m A/cm2,对应的光响应度为121.1m A/W。表明P3HT膜厚为25nm、退火温度为120℃时,器件对短波光有较强的响应。然后,为了初步确定PBDT-TT-F:PCBM主体活性层膜厚、给受体共混比例,制备了基于PBDT-TT-F:PCBM体异质结的光敏二极管。当活性层膜厚为95nm、给受体混合比为1:1.5时器件性能较好,在-1V偏置电压下,器件光电流密度为0.349m A/cm2、光响应度为87.2m A/W。表明器件活性层膜厚为95nm、共混比为1:1.5,对长波有较强的响应。最后,在以上研究基础上,本文对有机全基色光电探测器前置吸收层膜厚、主体活性层共混比例进行进一步的优化。当前置吸收层厚度为20nm、主体活性层给受体共混比例为1:1.5的时,器件性能较好,进行120℃退火后,性能进一步提高为:在-1V偏置电压下,暗电流密度为5.95×10-4m A/cm2,红、绿和蓝光电流密度分别为0.328、0.463、0.439m A/cm2;光响应度为82.0、92.6、87.8m A/W;比探测率为4.2×1010、4.7×1010、4.5×1010Jones。表明对器件优化以后,对三基色光均有较好的响应。本文通过对材料的选择以及混合结构的采用,实现了器件对全基色光的响应,对未来可见光探测以及图像传感器的研究具有一定的指导意义。
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