基于P3HT:PC71BM体系光电倍增型探测器性能提升及响应范围拓展的研究

摘要

随着现代科技的进一步发展，光电探测器的应用领域越来越多，这些领域对光电探测器的要求也越来越高。一方面，人们需要高效率的光电探测器来实现对微弱光的探测。另一方面，需要能够对不同波长的光进行探测。本工作围绕以上两点，对基于P3HT∶PC71BM（质量比为100∶1）体系的倍增型光电探测器进行优化，器件结构为玻璃基底/氧化铟锡/聚3，4-亚乙二氧基噻吩∶聚苯乙烯磺酸/有源层/铝。
　　为了提高基于P3HT∶PC71BM（质量比为100∶1）体系的倍增型光电探测器的外量子效率(EQE)，本工作研究了添加剂1，8-二碘辛烷(DIO)和甲醇处理对器件性能的影响。具有较高沸点的DIO对富勒烯的溶解性较好，而对P3HT的溶解性较差。甲醇沸点较低且与DIO有良好的互溶性。在掺有DIO的有源层上旋涂一层甲醇后能够在有效去除残留DIO的同时把PC71BM提到靠近有源层上表面的位置。根据之前的研究，靠近铝电极的陷阱电子对器件的EQE贡献最大。实验结果表明掺杂DIO且甲醇处理的器件的EQE有了明显提升，在20V的反向偏压下的最大EQE从38，000％提升到了242，700％。
　　基于P3HT∶PC71BM（质量比为100∶1）体系的倍增型光电探测器最大探测波长约为680nm，在近红外区域(NIR)器件基本没有响应。为了制备NIR倍增型探测器，窄带隙材料PBDT-TS1被加入到了原有P3HT∶PC71BM二元体系中。在优化了掺杂比例后基于三元体系的器件的探测范围得到了有效拓展，10V反向偏压下，最优器件在760nm波长光的照射下最大EQE达到了330％。有源层内陷阱的种类、器件的空穴迁移率的研究成果解释了器件探测范围的拓展。理论计算模拟出的器件内光场和电场分布与实验结果相符合。

目录

声明

致谢

摘要

序言

1 引言

2 绪论

2．1 二极管型有机光电探测器

2．1．1 概述

2．1．2 可见光探测器

2．1．3 近红外光电探测器

2．1．4 具有光谱选择性的光电探测器

2．1．5 日盲型紫外光电探测器

2．2 倍增型有机光电探测器

2．2．1 概述

2．2．2 有机小分子倍增型光电探测器

2．2．3 量子点倍增型光电探测器

2．2．4 聚合物倍增型光电探测器

2．3 本章小结

3 光电探测器的主要性能参数及表征

3．1 光电探测器的主要性能参数

3．1．1 量子效率

3．1．2 响应度

3．1．3 探测度

3．1．4 噪音等效功率

3．1．5 线性动态范围

3．1．6 响应时间

3．2 光电探测器的参数表征

4 DIO和甲醇处理提升P3HT:PC71BM体系倍增型探测器性能

4．1 引言

4．2 器件制备

4．3 结果分析

4．3．1 EQE光谱

4．3．2 XPS

4．3．3 空穴迁移率

4．3．4 对比实验

4．4 本章小结

5 三元策略拓展P3HT:PC71BM体系倍增型探测器响应光谱

5．1 引言

5．2 器件制备

5．3 结果分析

5．3．1 EQE光谱

5．3．2 计算模拟

5．3．3 空穴迁移率

5．3．4 J-V曲线

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

附录

索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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