基于有机染料的三组分集成、超薄光传感器

MaterialsViews2020-11-14 08:04:43

中科院化学所有机固体重点实验室刘云圻胡文平研究员等人使用苝酰亚胺、酞菁作为光导体和并五苯作为场效应管沟道活性层,成功地构筑了一种可识别灰度入射光的集成可见光传感器。该光传感器由两个有机光敏电阻串联而成的分压器(OPVD)作为感光元件,一个有机场效应管(OFET)作为读出/放大元件。




苝酰亚胺和酞菁分别作为经典的n型和p型有机染料,已成功地应用于有机光电二极管(OPDs)和有机电致发光二极管(OLEDs)中。经研究,该组分也能用于构筑高灵敏度的光敏电(OLDR)。他们发现,当金作为电极时,苝酰亚胺/酞菁异质结的光敏性强于单组分酞菁,且暗电阻大于后者。基于此,作者提出了基于两者串联形成的光敏分压器;它在暗态下输出低电压,光照下输出高电压。与以往文献中电导型光传感器(光敏元件串联与晶体管漏电极)相比,得益于分压器驱动有机场效应管跨导,使该结构同时实现了光信号灰度识别和电流信号放大,这是前者所不具备的;集成后的传感器在8.8 mW cm−2入射光强下,光暗电流开关比可达八个数量级(108)。另外,阵列化器件成功地应用于大面积成像,而且有潜力应用在执行器和驱动发光二极管领域。


不仅如此,基于他们以前开发的水浮法剥离、贴合超薄膜晶体管技术(Adv. Mater., 2010, 22, 3537;Adv. Mater., 2013, 25, 5791),作者制备且展示了厚度低至470 nm的有机超薄集成光传感器;在苛刻的挠曲环境下(挠曲半径5 微米),独立的电子元件和像素仍能正常工作。该结果为塑料电子学中柔性光传感元件打下基础。相关结果发表在Advanced MaterialsDOI: 10.1002/adma.201503953)上。




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