中科院化學所：在硅帶隙以下高性能有機光電探測方面獲進展
近紅外光響應的有機光電探測器（OPDs）具有光電性質易調控、可大面積柔性印刷制備、可室溫工作等優點，在可穿戴智能設備、柔性電子皮膚、生物醫學成像等新興領域頗具應用前景。然而，高性能的超窄帶隙有機半導體材料的設計合成較為困難。目前關于強近紅外Ⅱ區（1000-1700 nm）尤其是硅帶隙以下波段（>1100 nm）響應的有機光電探測器鮮有報道，且比探測率（D*）普遍低于商用無機探測器。
化學研究所有機固體院重點實驗室林禹澤課題組在高性能近紅外有機光伏材料與光電器件方面開展了相關研究，并取得了系列進展。近日，該課題組設計合成了一種具有高Mulliken電負性的含氰醌式端基，4-二氰基亞甲基-1-萘醌（QC）。基于該端基構筑的超窄帶隙受體材料實現了硅帶隙以下的高靈敏光電探測。端基QC結合了醌類分子的還原誘導芳香穩定性和氰基的強吸電子特性，表現出明顯高于目前常用端基（4.61~5.46 eV）的Mulliken電負性（5.62 eV）。與常用端基3-(二氰基亞甲基)靛酮相比，QC端基構筑的小分子受體材料的光學帶隙普遍減小了0.40-0.45 eV，最小的光學帶隙可窄至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的寬響應范圍內獲得了超過1012 Jones的比探測率，在1.02 μm處獲得了值2.9 × 1012 Jones。雖然可探測的波長極限短于InGaAs探測器，但該OPD器件在0.9~1.2 μm范圍內的D*值已與商用InGaAs探測器相當，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現了寬范圍（0.4~1.25 μm）的光譜準確測量以及硅帶隙以下1.2 μm近紅外Ⅱ區成像。
該研究由化學所、吉林大學和浙江大學合作完成。相關研究成果近日發表在《科學進展》（Science Advances）上，并入選當期Featured Image。研究工作得到國家自然科學基金和中科院的支持。
基于高電負性端基的超窄帶隙材料的OPD實現1.2 μm近紅外Ⅱ區成像
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文章來源：化學研究所