论文部分内容阅读
在实际的各种应用中,能够对微弱光信号进行探测和接收的高灵敏光电探测器尤其重要。利用光电倍增效应是实现高灵敏光电器件的一种重要途径。在无机半导体内的光电倍增效应是由碰撞电离产生的,使得其光电倍增器件具有很大的噪声,极大地限制了它们在实际中的应用。有机光电探测器具有一些无机光电探测器无可比拟的优点,例如,可在柔性基体上加工、低成本、易加工、宽光谱响应以及小的噪声等。研究具有光电倍增效应的有机光电器件,对制备出高灵敏度、柔性、低价以及宽光谱响应的新一代光电探测器具有指导性的作用。本文采用传统的有机太阳能电池三明治器件结构：氧化铟锡/聚3,4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸/富勒烯/铝(ITO/PEDOT:PSS/C60/Al),成功地制备了具有光电倍增效应的C60基光电探测器。在-2V偏压作用下,最佳器件的外量子效率(external quantum efficiency, EQE)达到了16000%,暗电流达到了10-5mA/cm2,光暗电流之比达到了104,探测率达到了2.3×1013cmHz1/2/W,上升时间为6μs,下降时间为8μs。该器件的光谱响应范围为300-700nm。用界面载流子捕获模型来解释C60基光电探测器的光电倍增机制,实验结果与理论模型相符合。研究了不同活性层厚度和不同功函电极对器件性能的影响,来探讨器件的光电倍增机制,结果发现它与界面载流子捕获模型相一致。通过在C60基光电探测器的PEDOT:PSS与C60之间插入一层很薄的聚3-己基噻吩(poly3-hexylthiophene, P3HT)层,试图破坏该界面的空穴捕获态,来研究C60基光电探测器的光电倍增机制。结果发现,插入P3HT层使得器件EQE降低,这可能是由于P3HT/C60界面间形成的异质结以及P3HT层增加电子从阳极注入的难度所致。研究表明,PEDOT:PSS/C60界面捕获空穴是C60基光电探测器光电倍增的起因。同时,研究了ITO修饰层(PEDOT:PSS)退火处理和C60不同蒸发沉积速率及沉积稳定性对器件性能的影响,指出了成功制备具有光电倍增效应的C60基光电探测器的关键之处。最后,研究了高、低电导率PEDOT:PSS来制备C60基光电探测器的区别,指出了高电导率PEDOT:PSS不适合来制作该器件。