倍增型有机光电探测器的结构设计与性能研究

发布时间：2024-06-04 06:18

　　与无机半导体相比,有机半导体具有材料来源广、质量轻、光谱可调、可大面积制备和柔性可弯曲等优点,有机光电探测器有望成为下一代商业化的光电探测器件。为了满足微弱光的探测需求,需要开发高效率有机光电探测器,倍增型有机光电探测器具有巨大的发展潜力。然而,目前对倍增型有机光电探测器的研究还不够深入,器件性能亟待提高,工作机制有待进一步探讨。本论文以倍增型有机光电探测器为研究对象,从材料选择和器件结构设计出发,提高探测器性能,调节光谱响应范围,最终制备一系列高性能倍增型有机光电探测器。主要研究内容如下:(1)以TAPC:C₇₀作为光敏材料,利用空穴阻挡层(HBL)的阻挡作用积累空穴而诱导电子隧穿注入为倍增机理,通过优化HBL材料,制备出了高效率倍增型有机光电探测器。对比PO-T2T、3TPYMB、BCP、Bm Py Pb、TPBi不同HBL的结果表明,HBL的HOMO能级越大,LUMO能级越低,电子迁移率越高,越有利于空穴的阻挡和电子的遂穿,器件的探测性能越好。而通过在HBL与活性层之间的C₇₀层中掺杂Mo O₃,利用Mo O

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1有机光电探测器的光电转换过程[1]

第一章绪论1第一章绪论1.1有机光电探测器概述当光照射到某些金属或半导体表面时，它的一部分被物体反射，一部分渗入物体内部并与物质中的微粒产生相互作用，引起其物理性质的变化，比如温度升高（光热效应）、电导率增加（光电导效应）、产生光生电动势（光伏效应）以及激发出电子（光电效应）等。....

图1.2有机光电探测器的器件结构，（a）单层肖特基结构，（b）平面异质结，（c）本体异质结，（d）平面/体相混合异质结和（e）叠层结构

第一章绪论31.1.2有机光电探测器的基本结构如图1.2所示，OPDs的结构主要包括：单层肖特基结构、平面异质结结构、本体异质结结构、叠层结构、倒置型结构，目前应用最广泛的是本体异质结结构。图1.2有机光电探测器的器件结构，（a）单层肖特基结构，（b）平面异质结，（c）本体异质结....

图1.3（a）正置结构和（b）倒置结构器件示意图

第一章绪论5响应器件单元以串联的方式制成[11]。由于不同光功能层的光响应波段存在差异，因此可以利用不同材料具有的不同吸收范围进行互补，从而拓宽器件可探测的波长范围。在太阳能电池中为了提高器件对于太阳光谱的吸收范围，也采用叠层结构。然而，制备叠层器件所需的合适的光活性材料和中间层....

图1.4按工作模式分类，（a）光电二极管型，（b）光电导体型，（c）光电晶体管型

ovoltaicMode）[15]。此时，并联电阻产生的热噪声是器件的主要噪声。器件也可以在一定的反向偏压条件下工作，我们称之为光电导模式（PhotoconductMode）。此模式有利于提高器件的响应速度，也会增加暗电流和噪声电流，并且暗电流产生的散粒噪声将成为主要噪声。根据光....

本文编号：3988986