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山東聊城大學:研發(fā)晶體管/石墨烯光電探測器,柔性圖像傳感器再升級!

更新時間:2025-03-11   點擊次數(shù):12次

有機材料因其非凡的光吸收性、固有的柔韌性以及低溫、大規(guī)模加工性而引起了對下一代光電器件或系統(tǒng)的極大興趣。而對于高性能有機光電探測器來說,其有限的載流子遷移率、有限的擴散長度和弗倫克爾激子的高結(jié)合能長期以來一直被認為是主要挑戰(zhàn)。研究報道了一種靈敏的有機紅寶石晶體/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電探測器。特別是,使用不對稱范德華堆疊配置,在這種基于石墨烯的有機異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件中實現(xiàn)了自供電光子檢測。

Rubrene單晶的長程激子擴散,高效的激子解離以及異質(zhì)界面附近的超快電荷轉(zhuǎn)移使幾個值得稱贊的性能成為可能,包括 8 × 105 A/W 的高響應(yīng)率、大于 1012 Jones 的特定檢測率以及快速的響應(yīng)速度(約 20/70 μs)。令人鼓舞的是,該器件表現(xiàn)出出色的機械柔韌性、良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定的光檢測,即使在苛刻的應(yīng)變下和數(shù)百次循環(huán)后也是如此。


利用其出色的光響應(yīng),我們在剛性和柔性基板上展示了快速成像應(yīng)用。我們的工作為開發(fā)高性能、自供電的有機光電探測器提供了一種實用的策略,用于未來的無線光子檢測和高速成像應(yīng)用。


概括地說,我們報道了一種自供電有機光電晶體管,它采用簡單的非對稱結(jié)構(gòu),將高質(zhì)量的單晶與單層石墨烯薄片結(jié)合在一起。借助紅柱石單晶的長激發(fā)擴散長度、石墨烯的高遷移率和高質(zhì)量異質(zhì)界面,該器件顯示出 8 × 105 A/W 的高響應(yīng)率和大于 1012 Jones 的大比檢測率。該器件具有極大的機械靈活性,即使在嚴重的拉伸應(yīng)變和數(shù)百次彎曲循環(huán)后仍能保持穩(wěn)定的光子探測能力。此外,它還具有快速響應(yīng)速度,在剛性二氧化硅襯底上的上升/衰減時間為 19±1/69±5 μs,在柔性 PET 襯底上的上升/衰減時間為 46±5/52±5 μs,并具有出色的高速成像能力。我們的工作為開發(fā)高靈敏度自供電有機光電探測器提供了一種實用策略,同時也展示了有機單晶在未來無線光子探測和高速成像應(yīng)用中的巨大潛力。


來源:傳感器專家網(wǎng)

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