以经典的窄带隙聚合物PCDTPT为蓝本,通过杂原子取代、控制主链中吡啶环的氮原子朝向和延长烷基链支化位点等方法,团队成功合成新型的聚合物半导体PPCPD,其带隙降低到0.92 eV,并且仍然能保持半导体的特性。聚合物PPCPD的吸收光谱可有效覆盖近红外和部分短波红外波段,其峰值波长在~1.15微米。
通过PPCPD与n型有机半导体材料PC61BM或者N2200分别共混构筑体异质结薄膜,其二极管型的光探测器件可以实现400-1400 纳米的连续探测,在1.15微米波长器件部分性能指标达到铟镓砷的水平。
然后,基于优化后的器件结构,团队开发了一维的成像阵列,像素间距为25微米,分辨率为1×256。其像素的有效面积完全由底电极定义,有机半导体光敏层和公共电极无需做像素级的图案化加工。
这种有机光电探测器组装成高像素密度的图像阵列,它们具有不需要在感测层中进行像素级图案化的独特特征。这种方法简化了制造过程并显著降低了成本。
相关论文:Infrared Photodetectors and Image Arrays Made with Organic Semiconductors
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团队表示:“我们开发的有机光电探测器标志着朝着具有成本效益、高性能的红外成像技术迈出了关键一步。这种设备为传统无机光电二极管提供了一种灵活且可扩展的替代品。”
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