基于三相体异质结有机光电倍增型探测器的研究
发布时间：2022-09-29 15:23
光电倍增（photoelectronic multiplication,PM）对于检测弱光信号至关重要,在图像传感、视频监控、红外探测等应用中得到了广泛的发展。目前将光电倍增结构应用于有机光电探测器（organic photodetectors,OPDs）已经成为进一步提高器件性能的新策略,但仍存在工作电压过高、制备工艺较复杂、材料选择受限等问题。本文为解决以上问题,提出一种基于体异质结（bulk heteroj unction,BHJ）掺杂C60的倍增型OPDs,具体工作内容如下:（1）制备了三种体异质结掺杂小比例C60的倍增型器件,其中活性层分别为P3HT:PC61BM:C60、PBDT-TT-F:PC61BM:C60和P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM:C60。较系统地研究了器件发生光电倍增的工作原理。结果表明,这些分散在活性层中的小比例C60可看作电子陷阱,具有俘获光生电子的能力。光照下活性层/阴极Al界面处载流子的积累将引起P3HT（或PBDT-TT-F）能带的弯曲,进而在反偏压下诱导空穴隧穿注入。由于体异质结激子解离率高,从而使得器件在低电压下发生光电倍增成为可能。...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 有机光电倍增型探测器研究进展
1.1.1 概述
1.1.2 陷阱掺杂型光电倍增探测器
1.1.3 阻挡层型光电倍增探测器
1.1.4 晶体管型光电倍增探测器
1.2 目前存在的问题
1.3 论文研究意义及主要内容
2 倍增型有机光电探测器的工作原理与性能参数
2.1 有机材料基础
2.1.1 有机材料的定义
2.1.2 有机半导体中的电子结构
2.1.3 电荷传输特性
2.1.4 激子
2.2 倍增型有机光电探测器的基本结构
2.3 倍增型有机光电探测器的工作原理
2.4 光电探测器的性能参数
2.4.1 量子效率
2.4.2 光响应度
2.4.3 噪声
2.4.4 噪声等效功率
2.4.5 比探测率
2.4.6 线性动态范围
2.4.7 响应时间
2.5 本章小结
3 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的制备与表征
3.1 器件制备所需材料
3.2 器件结构
3.3 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的工作原理
3.4 器件制备
3.4.1 ITO玻璃衬底的预处理和清洗
3.4.2 旋涂工艺
3.4.3 蒸镀电极
3.5 器件性能表征
3.6 研究方案
3.7 本章小结
4 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的光电特性
4.1 P3HT:PC61BM掺杂C60倍增型探测器的光电特性
4.1.1 光/暗电流密度-电压曲线分析
4.1.2 光电倍增原理
4.1.3 C60浓度对器件性能的影响
4.1.4 掺杂C60对载流子输运的影响
4.2 PBDT-TT-F:PC61BM掺杂C60 倍增型探测器的光电特性
4.2.1 掺杂C60对器件性能的影响
4.2.2 电子转移与积累
4.2.3 两种不同给体器件光电性能的比较
4.3 P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM掺杂C60 倍增型探测器的光电特性
4.3.1 光谱互补策略拓宽响应范围
4.3.2 P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件的性能
4.4 电压调控型有机光电探测器
4.4.1 PC61BM浓度对PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件性能的影响
4.4.2 PC61BM浓度对P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件性能的影响
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Short-wave infrared InGaAs photodetectors and focal plane arrays[J]. 张永刚,顾溢,邵秀梅,李雪,龚海梅,方家熊. Chinese Physics B. 2018(12)
[2]基于窄带隙聚合物的高性能可见-近红外光伏探测器[J]. 肖标,张敏莉,王洪波,刘继延. 物理学报. 2017(22)
[3]Highly sensitive polymer photodetectors with a wide spectral response range[J]. 高米勒,王文斌,李凌亮,苗建利,张福俊. Chinese Physics B. 2017(01)
[4]三元P3HT:PTB7-Th:PCBM聚合物太阳能电池性能的研究[J]. 邓丽娟,赵谡玲,徐征,赵玲,王林. 物理学报. 2016(07)
[5]NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响[J]. 龚伟,徐征,赵谡玲,刘晓东,杨倩倩,樊星. 物理学报. 2014(07)
[6]聚（3-己基噻吩）作为光谱增感层在有机太阳电池光谱响应增强中的应用[J]. 吴振武,刘扬,韦尚江,黄训,张东煜,周明,陈立桅,马昌期,王华. 物理化学学报. 2013(08)
本文编号：3682835
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 有机光电倍增型探测器研究进展
1.1.1 概述
1.1.2 陷阱掺杂型光电倍增探测器
1.1.3 阻挡层型光电倍增探测器
1.1.4 晶体管型光电倍增探测器
1.2 目前存在的问题
1.3 论文研究意义及主要内容
2 倍增型有机光电探测器的工作原理与性能参数
2.1 有机材料基础
2.1.1 有机材料的定义
2.1.2 有机半导体中的电子结构
2.1.3 电荷传输特性
2.1.4 激子
2.2 倍增型有机光电探测器的基本结构
2.3 倍增型有机光电探测器的工作原理
2.4 光电探测器的性能参数
2.4.1 量子效率
2.4.2 光响应度
2.4.3 噪声
2.4.4 噪声等效功率
2.4.5 比探测率
2.4.6 线性动态范围
2.4.7 响应时间
2.5 本章小结
3 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的制备与表征
3.1 器件制备所需材料
3.2 器件结构
3.3 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的工作原理
3.4 器件制备
3.4.1 ITO玻璃衬底的预处理和清洗
3.4.2 旋涂工艺
3.4.3 蒸镀电极
3.5 器件性能表征
3.6 研究方案
3.7 本章小结
4 体异质结掺杂C60倍增型光电探测器的光电特性
4.1 P3HT:PC61BM掺杂C60倍增型探测器的光电特性
4.1.1 光/暗电流密度-电压曲线分析
4.1.2 光电倍增原理
4.1.3 C60浓度对器件性能的影响
4.1.4 掺杂C60对载流子输运的影响
4.2 PBDT-TT-F:PC61BM掺杂C60 倍增型探测器的光电特性
4.2.1 掺杂C60对器件性能的影响
4.2.2 电子转移与积累
4.2.3 两种不同给体器件光电性能的比较
4.3 P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM掺杂C60 倍增型探测器的光电特性
4.3.1 光谱互补策略拓宽响应范围
4.3.2 P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件的性能
4.4 电压调控型有机光电探测器
4.4.1 PC61BM浓度对PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件性能的影响
4.4.2 PC61BM浓度对P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM:C60 器件性能的影响
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Short-wave infrared InGaAs photodetectors and focal plane arrays[J]. 张永刚,顾溢,邵秀梅,李雪,龚海梅,方家熊. Chinese Physics B. 2018(12)
[2]基于窄带隙聚合物的高性能可见-近红外光伏探测器[J]. 肖标,张敏莉,王洪波,刘继延. 物理学报. 2017(22)
[3]Highly sensitive polymer photodetectors with a wide spectral response range[J]. 高米勒,王文斌,李凌亮,苗建利,张福俊. Chinese Physics B. 2017(01)
[4]三元P3HT:PTB7-Th:PCBM聚合物太阳能电池性能的研究[J]. 邓丽娟,赵谡玲,徐征,赵玲,王林. 物理学报. 2016(07)
[5]NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响[J]. 龚伟,徐征,赵谡玲,刘晓东,杨倩倩,樊星. 物理学报. 2014(07)
[6]聚（3-己基噻吩）作为光谱增感层在有机太阳电池光谱响应增强中的应用[J]. 吴振武,刘扬,韦尚江,黄训,张东煜,周明,陈立桅,马昌期,王华. 物理化学学报. 2013(08)
本文编号：3682835
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3682835.html
