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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
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林禹澤課題組在硅帶隙以下高性能有機(jī)光電探測方面取得新進(jìn)展
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林禹澤課題組在硅帶隙以下高性能有機(jī)光電探測方面取得新進(jìn)展 2023-04-23 | 編輯：lry | 【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】 近紅外光響應(yīng)的有機(jī)光電探測器（OPDs）具有光電性質(zhì)易調(diào)控、可大面積柔性印刷制備、可室溫工作等優(yōu)點(diǎn)，在可穿戴智能設(shè)備、柔性電子皮膚、生物醫(yī)學(xué)成像等新興領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，高性能的超窄帶隙有機(jī)半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)合成較為困難，目前強(qiáng)近紅外Ⅱ區(qū)（1000-1700 nm），尤其是硅帶隙以下波段（>1100 nm）響應(yīng)的有機(jī)光電探測器鮮有報(bào)道，且比探測率（D*）普遍低于商用無機(jī)探測器。 在國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林禹澤課題組在高性能近紅外有機(jī)光伏材料與光電器件方面開展了相關(guān)研究（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 18741; Adv. Mater. 2021, 33, 2008134; Adv. Mater. 2022, 34, 2201600），取得了系列進(jìn)展。 最近，他們設(shè)計(jì)合成了一種具有高M(jìn)ulliken電負(fù)性的含氰醌式端基，4-二氰基亞甲基-1-萘醌（QC），基于該端基構(gòu)筑的超窄帶隙受體材料實(shí)現(xiàn)了硅帶隙以下的高靈敏光電探測。端基QC結(jié)合了醌類分子的還原誘導(dǎo)芳香穩(wěn)定性和氰基的強(qiáng)吸電子特性，表現(xiàn)出明顯高于目前常用端基（4.61~5.46 eV）的Mulliken電負(fù)性（5.62 eV）。與常用端基3-(二氰基亞甲基)靛酮相比，QC端基構(gòu)筑的小分子受體材料的光學(xué)帶隙普遍減小了0.40-0.45 eV，最小的光學(xué)帶隙可窄至0.77 eV。在光伏模式下，二極管型近紅外OPD器件在0.41~1.2 μm的寬響應(yīng)范圍內(nèi)獲得了超過1012 Jones的比探測率，在1.02 μm處獲得了最大值2.9 × 1012 Jones。雖然可探測的波長極限仍短于InGaAs探測器，但該OPD器件在0.9~1.2 μm范圍內(nèi)的D*值已與商用InGaAs探測器相當(dāng)，明顯高于商用的Ge探測器。基于高靈敏近紅外OPD器件，林禹澤課題組與合作者實(shí)現(xiàn)了寬范圍（0.4~1.25 μm）的光譜準(zhǔn)確測量以及硅帶隙以下1.2 μm近紅外Ⅱ區(qū)成像。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在Sci. Adv. 2023, 9, eadf6152，并入選當(dāng)期的Featured Image。論文第一作者為博士后李騰飛，博士研究生胡剛艦、陶利婷，通訊作者為林禹澤研究員、吉林大學(xué)沈亮教授和浙江大學(xué)方彥俊教授。 基于高電負(fù)性端基的超窄帶隙材料的OPD實(shí)現(xiàn)1.2 μm近紅外Ⅱ區(qū)成像 The Featured Image 有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2023年4月23日 |
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