紅光有機(jī)光敏二極管

1、紅光有機(jī)光敏二極管有機(jī)功能材料之組員： 紅光有機(jī)光敏二極管的合成、制備、特性介紹有機(jī)光敏二極管的結(jié)構(gòu)、原理、參數(shù)，材料主要內(nèi)容1 有機(jī)光敏二極管2 紅光有機(jī)光敏二極管3 展望小結(jié) 1 有機(jī)光敏二極管（OPD）2 紅光有機(jī)光敏二極管3 展望小結(jié) OPD的 結(jié)構(gòu)OPD的工作原理OPD的性能參數(shù)及材料 有機(jī)光電探測(cè)器的一種 光敏波長(zhǎng)覆蓋范圍從紫外到可見光 以至于近紅外的全部光譜1有機(jī)光敏二極管（OPD）n 對(duì)OPD的認(rèn)識(shí)n OPD的分類 可見光OPD全色OPD可敏感波長(zhǎng)OPDOPD的 結(jié)構(gòu) 1有機(jī)光敏二極管（OPD）a)單層器件；b)平面異質(zhì)結(jié)器件；c)體異質(zhì)結(jié)器件；d)混合異質(zhì)結(jié)器件；e)分子給體

2、受體器件 ； f)疊層結(jié)構(gòu)器件OPD的 結(jié)構(gòu) 1有機(jī)光敏二極管（OPD）OPD最典型的器件結(jié)構(gòu)是基于小分子的平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)也是解釋和理解OPD工作原理中最簡(jiǎn)化的模型。平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)1）給體和受體有機(jī)材料分層排列在電極間 2）為了促進(jìn)電極附近的電荷收集：point:陽(yáng)極功函數(shù)陰極功函數(shù)給體HOMO能級(jí)受體LUMO能級(jí) Match !-8-LUMODHOMODLUMOAHOMOA1. 吸收光而產(chǎn)生激子2. 激子擴(kuò)散3. 電荷轉(zhuǎn)移4. 電荷分離5. 電荷傳輸與收集DonorAcceptor陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極OPD的 工作原理1有機(jī)光敏二極管（OPD）summarise 有機(jī) Vs 無(wú)機(jī)1有機(jī)

3、光敏二極管（OPD）HOMOLUMO價(jià)帶（VB）導(dǎo)帶（CB）注：i)上述可一一近似相當(dāng)，但有機(jī)材料的HOMO/LUMO能級(jí)是分立的，區(qū)別于無(wú)機(jī)中連續(xù)的VB/CB。ii)有機(jī)材料的能級(jí)分立致使載流子定域化，所吸收形成的激子由于之間較大的庫(kù)侖力使其不易形成載流子。故OPD工作機(jī)理和無(wú)機(jī)光敏二極管的區(qū)別還是很大的。OPD的性能參數(shù)及材料 1有機(jī)光敏二極管（OPD）OPD的性能參數(shù)：1.光/暗電流比 P 2.光響應(yīng)度R 3.外量子效率EQEIph：光生電流；Iill 光照下的電流；Idark暗電流;Pin光照條件下的光功率；A是器件的有效面積OPD的性能參數(shù)及材料 1有機(jī)光敏二極管（OPD）應(yīng)用于OP

4、D的材料：1.電極材料：Si、玻璃、柔性塑料襯底（如PPA） 2.有機(jī)半導(dǎo)體紅光光敏材料： 3.界面修飾：使電極功函數(shù)與給/受體能級(jí)更加匹配i)酞菁染料及卟啉金屬配合物 ii)C60 及其衍生物iii)噻吩類材料 Iv)PPV及其衍生物i)普通ITO通過紫外臭氧等離子體處理修飾等。ii)在有機(jī)層上旋涂PSS后再蒸發(fā)電極。iii).難點(diǎn)1 有機(jī)光敏二極管（OPD）2 紅光有機(jī)光敏二極管 3 展望小結(jié)背景紫外光譜范圍類響應(yīng)的OPD研究較多，但在紅光波段存在暗電流大、光電流和光響應(yīng)度相對(duì)較小的問題。意義近紅外探測(cè)器在光通信、遠(yuǎn)程控制、環(huán)境控制、生物醫(yī)療鄰域有重要的應(yīng)用。 1）小帶隙的化合物在合成、化

5、學(xué)穩(wěn)定性、溶解性有諸多困難。2）分子帶隙的減小，找到相互匹配的給體/受體材料也更加困難?1 有機(jī)光敏二極管（OPD）2 紅光有機(jī)光敏二極管 3 展望小結(jié) 紅光OPD的 合成紅光OPD的 制備紅光OPD的特性紅光 OPD的 合成 酞菁釹分子是由中央的一個(gè)釹（Nd）原子和共軛的富電子基團(tuán)組成的 夾層結(jié)構(gòu)分子。 2 紅光 有機(jī)光敏二極管 1）酞菁釹分子結(jié)構(gòu)圖2）合成：（用相應(yīng)的腈縮聚可得）紅光 OPD的 制備2）該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)為電子和空穴提供運(yùn)輸通道，使得激子解離和電荷傳輸效率提高，從而有助于OPD光響應(yīng)度的提高。 2 紅光 有機(jī)光敏二極管 基于ITO/NdPc2/C60/Ai的OPD 采用平面

6、異質(zhì)結(jié)構(gòu)1）所要制備的器件結(jié)構(gòu)紅光 OPD的 制備 真空鍍膜機(jī)的清潔 有機(jī)材料的裝填和儀器檢查2 紅光 有機(jī)光敏二極管 ITO導(dǎo)電玻璃襯底的清洗 開啟真空鍍膜機(jī)抽至合適的真空度有機(jī)材料的蒸發(fā)蒸發(fā)金屬電極光敏特性的測(cè)試紅光 OPD的 特性 2 紅光 有機(jī)光敏二極管 1、NdPc2/C60平面異質(zhì)結(jié)吸收光譜分析NdPC2三者最佳3個(gè)主吸收峰：205 333 632 nm 對(duì)應(yīng)的吸光度：0.48 0.43 0.351紅光 OPD的 特性 2 紅光 有機(jī)光敏二極管 2、NdPc2/C60平面異質(zhì)結(jié)電流-電壓分析 2 紅光 有機(jī)光敏二極管分析： 從暗電流特性曲線可以看出，整個(gè)二極管的特性較好，在施加3

7、V反向偏壓的情況下器件暗電流為131.86 uA,用波長(zhǎng)為655nm,功率為170 mW/cm2的紅光激光器作為光源,搭配不同的減光片可以得到一系列入射光功率。根據(jù)之前的OPD參數(shù)公式可以得到最大光/暗電流之比P=16.39（施加10.2mw光照時(shí)）最大響應(yīng)度R=0.278A/w，此時(shí)最大EQE為52.6%（施加0.102mw光照時(shí)） 紅光 OPD的 特性 2 紅光 有機(jī)光敏二極管 3、NdPc2厚度對(duì)器件性能的影響50nm厚35nm厚d越小，暗電流和光電流增大，光響應(yīng)度增大紅光 OPD的 特性 2 紅光 有機(jī)光敏二極管4、退火對(duì)器件性能的影響 器件進(jìn)行退火處理能夠減小受體材料在異質(zhì)結(jié)表面的聚

8、集,可以有效地降低器件的暗電流,增大器件光暗比,但是激子在界面附近的解離效率也會(huì)降低,這將導(dǎo)致器件的光響應(yīng)度和外部量子轉(zhuǎn)換效率降低。5、電極修飾對(duì)器件性能的影響 通過和未進(jìn)行電極修飾的器件對(duì)比發(fā)現(xiàn),進(jìn)行電極修飾以后,器件的暗電流降低了 19%,同時(shí)最大光暗比和最大光電流響應(yīng)度分別減小了26.9%和38.6%。如果需要器件的暗電流達(dá)到一定水平,同時(shí)該器件光響應(yīng)度又是可以接受 ,則對(duì)器件進(jìn)行電極修飾是有意義的。1有機(jī)光敏二極管（OPD）2 紅光有機(jī)光敏二極管3 展望小結(jié)1）集中在有機(jī)光敏分子結(jié)構(gòu)的調(diào)控， 從根本上提高其選擇性、光電轉(zhuǎn)換率和穩(wěn)定性。 2）結(jié)構(gòu)上，先優(yōu)化異質(zhì)結(jié)界面， 然后優(yōu)化有機(jī)層和電極的界面。3）貫穿整個(gè)器件的模擬優(yōu)化和器件穩(wěn)定性的研究，通過光強(qiáng)和電場(chǎng)強(qiáng)度在整個(gè)器件中分布的