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毕业论文网 > 文献综述 > 电子信息类 > 光电信息科学与工程 > 正文

基于热活化延迟荧光材料的有机光电探测器文献综述

 2020-07-01 20:54:52  

光电子探测器是利用光电导效应,能够把探测到的光信号转化为电信号的装置。1873年,英国科学家W.史密斯首次发现硒的光电导效应,第二次世界大战以后,随着半导体的发展,各种新的光电导材料不断出现。但是随着科技进步,无机光电探测器的限制渐渐体现出来。大面积、低成本、柔性、轻巧便携的特性成为人们对新一代电子器件的追求目标。π共轭有机小分子半导体和聚合物半导体由于可利用低成本高效率的印刷方式制备大面积柔性器件,目前已成为研究的热门材料[1]。通过分子结构的设计,材料的光电性质也会随之改变,这也使得有机发光二极管(OLED),有机场效应晶体管(OFETS),有机光伏器件(OPVS),有机记忆存储器及有机传感器得到了很大的发展。


图1 从紫外到近红外光谱范围内最广泛采用的一些π共轭分子

由于有机光伏器件与无机光伏器件相比有着制作工艺简单,成本低,可大面积制作在不同的衬底上等特点,加之有机光伏器件迅猛的发展,已广泛应用于有机太阳能电池和有机光探测器等。紫外光敏感的探测器具有很大的研究和商业价值,比如在天文学,环境监测,分光和医学检测仪器等,传统的紫外探测器是用宽带隙的无机半导体材料,如氮化物和碳化硅制成,其制作工艺复杂,成本高,且不适于做大面积器件。目前的先进的有机光敏元件主要是针对可见光范围内的,尽管许多有机材料都具有大的能隙和强的紫外吸收,高效的紫外光敏感的有机光探测器却很少有人注意,因此有机紫外探测器的研究具有很大的研究空间。


研究发现目前的有机紫外探测器件(简称UVPD)中,当器件受到光激发时,内部存在的热活化延迟效应(Thermally Activated Delayed Fluorescence,简称TADF)[2,3]对器件的效率存在非常大的影响,因此如何克服TADF效应成为了制作更高效率的UVPD器件的关键。TADF效应最早被发现并且应用于解决基于荧光材料的发光器件发光效率太低的问题[4]。有机材料在光激发或者电激发的条件下,在材料中形成单重态和三重态的激发态,分别处于单-三重态的电子空穴对的数量比例约为3:1[5]。其中处于单重态电子空穴对复合发出的光我们称为荧光,由三重态跃迁发出的光称为磷光,因此荧光发光器件的效率比较低[6,7]。而TADF效应的存在则被应用于提高器件发光效率[8],其主要机理为:当发光材料处于激发态时,其单重态与三重态轨道云交叠很小时,由于电子和空穴交换能很小,激发态的单重态能量和三重态能量将会非常接近。当单、三重态能量差(△ES-T)与室温的kbT时,三重态激发态可以被热活化而通过RISC转化为单重态激发态[9],使得荧光发光器件效率达到100%[10,11]

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