【材料】基于有机染料的三组分集成、超薄光传感器

X一MOL资讯2020-05-19 08:05:36

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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,相关结果近期在线发表在《先进材料》上(DOI: 10.1002/adma.201503953)。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。


图1 有机集成光传感器器件结构、输出特征和阵列化器件应用示意图


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阻(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。


图2 转移到人体表面的超薄(470 nm)光传感器阵列


http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/doi?DOI=10.1002%2Fadma.201503953


原文标题:Three-Component Integrated Ultrathin Organic Photosensors for Plastic Optoelectronics



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