响应范围可调的倍增型有机光电探测的制备及机理研究

联系合作
光电子产业
前沿新材料
成果单位: 北京交通大学
合作方式: 面议
所处阶段: 其他
关键词: 图像传感环境监测工业控制射线探测生物检测倍增技术有机光电响应可调低暗电流柔性器件
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张福俊
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张福俊,北京交通大学理学院教授、博导,主要研究方向为有机光电材料与器件物理,长期从事新型有机光伏器件和有机光探测器的研究工作。

所在机构:
北京交通大学

核心问题

响应范围可调的倍增型有机光电探测器解决了智能柔性光电子器件中关键元件——柔性光电探测器在制备过程中面临的响应范围受限、暗电流高以及倍增效应难以调控的痛点问题。特别是在图像传感、环境监测、工业控制等领域,对探测器的灵敏度和响应范围有着严格要求,该成果为这些应用场景提供了高性能的探测解决方案。

解决方案

该成果通过深入研究有机光电探测器的倍增机制,创新性地制备出宽/窄响应特性集成的倍增型有机光电探测器。技术原理基于光诱导界面势垒窄化现象,通过精确调控半导体/电极界面的势垒变化,实现倍增效应的有效控制。技术架构上,采用分层异质结结构,优化有源层材料组合及厚度,实现响应范围的灵活调节。关键技术点包括倍增机制的精确控制、低暗电流的实现以及宽/窄响应特性的集成。

竞争优势

该成果在探测灵敏度、响应范围可调性、低暗电流等方面表现出显著优势,为光电探测器领域带来了创新性突破。其制备的倍增型有机光电探测器不仅性能优异,而且具有广泛的应用前景。此外,该成果在国际学术界获得了广泛认可,多次被高水平论文引用,并入选多项重要学术成果选编,彰显了其突出的学术价值和竞争力。

成果公开日期

20180314

所属产业领域

信息传输、软件和信息技术服务业

成果类型

基础理论

成果体现形式

论文

项目名称

高效率聚合物太阳能电池的制备及相关问题的研究

项目课题来源

地方基金

研究形式

与院校合作

合作完成单位

北京大学;国家纳米科学中心

摘要

光电探测器在图像传感、环境监测、工业控制、射线探测、生物检测等领域有着广泛的应用,特别是探测灵敏度高的倍增型器件。智能柔性光电子器件是未来的发展方向,其中柔性光电探测器是其中一个关键元件。制备出响应范围可调的、低暗电流、倍增型有机光电探测器具有较大挑战。2015年,本课题组报道了倍增型有机光电探测器,随后制备出宽响应、窄响应倍增型有机光电探测器,近期我们又将宽/窄响应特性集成在一个器件中。在该方向上发表SCI论文10余篇,SCI他引120多次,单篇最高他引22次,1篇ESI高被引论文,一项成果入选“2017年中国光学十大进展”。

  1. 倍增型有机光电探测器的工作得到了诺贝尔奖获得者、有机电子学权威专家Alan J Heeger院士发表在Chem. Soc. Rev. 45 (2016) 4825综述性论文中对该工作给予了好评:“张等人为解决近红外(红外)有机光电探测器响应度低和高暗电流的问题,指明了一个重要的研究方向。”。
  2. 部分工作被编入英文专著《Photodetectors》ISBN:9781782424451,第7章Organic Photodetectors中整段介绍了我的两个工作。
  3. 大邱韩国庆北科技学院Chung教授课题组报道了基于P3HT/PCBM(5 nm)分层异质结倍增型有机光电探测器,该工作发表在J. Phys. Chem. Lett. 9 (2018) 8。该文引言部分指出:“利用光诱导界面势垒窄化的方法来获得增益,该方法是由张等人提出的”。原文:“This approach was developed by Zhang et al. using the phenomenon of photoinduced barrier-lowering at the semiconductor/electrode interface.”
  4. 美国华盛顿大学Prof. Yu课题组利用我们提出的方案,成功报道了基于F8T2:PCBM (100:4, wt/wt)为有源层的倍增型有机光电探测器,该工作发表在Adv. Mater. Technol. 5 (2017) 1700025。该文中有9处(累计500多单词)正面报道了我们的实验数据及我们对实验数据的相关分析,并引用了我的4篇论文。
  5. 在北京市自然科学基金的资助下,所取得的成果入选北京市自然科学基金“十二五”期间优秀成果选编,并在抢占国际学术前言,彰显北京学术影响部分,作为首个代表性工作进行了报道,见选编第22页。 。
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