【摘 要】
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有机光电探测器（OPDs）具有许多优点,如活性层材料种类多,吸收波长范围可调,材料轻,制备工艺简单,成本低,吸收系数大等。在光探测领域有很好的应用前景。本文研究是基于图像传感器中的有机光电探测器,因此对于器件三基色的均衡光电特性研究是很有必要的。本文以P3HT:PCBM体系为基础,解决其红光响应弱的问题,使器件实现三基色均衡响应,能够满足图像传感器的要求。首先针对P3HT:PCBM体系蓝绿光均衡吸
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有机光电探测器（OPDs）具有许多优点,如活性层材料种类多,吸收波长范围可调,材料轻,制备工艺简单,成本低,吸收系数大等。在光探测领域有很好的应用前景。本文研究是基于图像传感器中的有机光电探测器,因此对于器件三基色的均衡光电特性研究是很有必要的。本文以P3HT:PCBM体系为基础,解决其红光响应弱的问题,使器件实现三基色均衡响应,能够满足图像传感器的要求。首先针对P3HT:PCBM体系蓝绿光均衡吸收问题,优化有机活性层的厚度以及活性层给受体的混合比,使器件达到蓝绿光均衡响应。然后用缓冲层修饰电极与活性层界面,改善器件性能。结果表明:器件结构采用ITO/PEDOT:PSS（35nm）/P3HT:PCBM（200nm）/Li F（1nm）/Al时效果最好,器件蓝绿光电特性为:蓝光光响应度185m A/W,比探测率为2.0×1011Jones;绿光光响应度196m A/W,比探测率为2.1×1011Jones。器件优化后蓝绿光电特性分布均匀,即均衡响应。相比以往的P3HT:PCBM体系,器件表现了双色均衡探测的优点。然后在此基础之上,掺入红光吸收材料PBDT-TT-F,弥补P3HT:PCBM体系红光响应不足的缺点,使器件实现三基色均衡响应。结构采用ITO/PEDOT:PSS（35nm）/P3HT:PCBM:PBDT-TT-F（200nm）/Li F（1nm）/Al,制备了P3HT:PCBM:PBDT-TT-F为12:8:1,12:8:2,12:8:3,12:8:4,12:8:5的五组器件。通过J-V特性和AFM分析,PBDT-TT-F能够促进活性层表面结晶,使得表面隆起而粗糙度变大。因此红光吸收材料不仅展宽了活性层吸收光谱,而且还有溶剂添加剂的作用。在对五组器件特性进行离差分析后,结果表明在12:8:3时红、绿、蓝光电特性分别为:光响应度470m A/W,比探测率为6.5×1011Jones;光响应度381m A/W,比探测率为5.3×1011Jones;光响应度450m A/W,比探测率为6.3×1011Jones,三基色的光电特性的离差最小即三基色的光电特性分布均匀,达到了三基色均衡响应。最后对最优器件的线性动态范围、量子效率、瞬态响应做了分析。器件的三基色最佳动态范围分别为50,48,48。量子效率结果表明量子效率过高,本文通过电子陷阱辅助空穴注入模型做出了解释:激子解离后形成的电子在阴极缓冲层和PBDT-TT-F界面积累,使得能带向下弯曲降低了空穴的注入势垒,这时候响应电流包含了注入电流和光生电流,发生了量子效率过高的现象。测得瞬态响应:红、绿、蓝的上升下降时间（76μs,380μs）,（48μs,340μs）,（48μs,316μs）,其中红光的上升下降时间比较长,红光材料的含量少且分布于整个活性层空间范围之内,因此电荷的积累和释放需要时间长。相比于现有的研究,本文具有三基色均衡响应的优点,为开发应用于CMOS图像传感器的有机光电探测器提供了思路。
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