窄帶系的近紅外聚合物極易造成激子結(jié)合能高、光生激子解離困難，這是阻礙近紅外光敏晶體管性能提升的主要障礙，F(xiàn)有技術(shù)中通過構(gòu)建基于溝道傳輸層/體異質(zhì)結(jié)層的雙層器件是攻克該難題的有效策略之一。然而，在溶液法制備雙層有機(jī)薄膜器件時(shí)，兩層薄膜容易發(fā)生界面互溶，造成體異質(zhì)結(jié)層中的受體相溶解進(jìn)入溝道傳輸層并且隨機(jī)分布，導(dǎo)致器件的開啟電壓和關(guān)態(tài)暗電流等性能參數(shù)難以改善。如何控制互溶界面中受體相的分布，是雙層聚合物器件領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)之一。
圖1 器件結(jié)構(gòu)、分子式和轉(zhuǎn)印成膜流程圖
圖2 互溶界面和轉(zhuǎn)印界面對比
圖3 原位拉曼光譜和UV吸收光譜證明擴(kuò)散界面層
圖4 PDPP3T/PDPP3T:PC61BM器件蒸汽退火前后電學(xué)性能性能對比
圖5 PDPP3T/PDPP3T:PC61BM器件蒸汽退火前后響應(yīng)速度對比和退火條件優(yōu)化
該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于受體相調(diào)控光生電子增強(qiáng)光探測器件性能相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。近幾年，團(tuán)隊(duì)利用金屬納米粒子中的空穴釋放與受體相中光生電子復(fù)合的工作機(jī)理，提升了有機(jī)探測器件綜合性能（ACS Photonics，2018，5，4650-4659）；利用能級梯度減少光生電子在受體相中轉(zhuǎn)移過程的能級差，增強(qiáng)了光探測器件的響應(yīng)速度（Org. Electron.，2020，86，105883）；通過光-電雙控操作來驅(qū)動(dòng)光生電子在受體相中的捕獲和釋放行為，極大提升了光敏晶體管響應(yīng)速度（J. Mater. Chem. C，2019，7，4725-4732）；改變聚合物光敏晶體管中受體相摻雜濃度，揭示了光生電子運(yùn)動(dòng)機(jī)理（J. Mater. Chem. C，2020，8，12284-12290）。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28922-4
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