基于金属配合物的有机光伏型光探测器的研究

【摘要】：有机探测器因为它具有探测范围广,可选取的原料多,造价低廉,能制作在柔性衬底上等诸多优点,近些年来得到广泛的研究。 我们以稀土金属的喹啉配合物(REq) (RE = Y, La,Gd, Eu, or Lu)作为电子受体(A),星形爆炸物(m-MTDATA)为电子给体(D),制作了一系列光伏器件。在m-MTdata:Gdq混合比例为1:1时,Gdq的器件光伏性能和探测器性能是所有器件中最好的。在365nm紫外线照射下,能量转化效率达到2.52%,在反向偏压为7.5V时该器件有最大的光响应度230mA/W。这个结果比相应的无机探测器和最近报导的有机探测器都要高得多。而且器件在可见区内并没有响应。该器件的性能最好,是因为在几种探测器中和几种混合比例下,它的体发射和激基复合物发射最弱。如此高的响应度根本原因是在D:A分子界面上孪生电子空穴对的分解占优势。我们还对机理进行了详细的讨论。除此之外,我们还在紫外灯和荧光灯下对器件进行了老化测试。 我们制作了一个探测808nm近红外线的有机探测器。探测器的结构为ITO/CuPc (10nm)/CuPc:F16CuPc (1:2, 30nm)/F16CuPc (20nm)/LiF (1nm)/Al。其中,CuPc和F16CuPc分别为酞菁铜和它的一种氟化衍生物。探测器的响应时间约是80ns,响应带宽为14MHz。这比以前报导的器件性能都要好,探测的近红外范围也更宽。如此高的探测器性能是材料高的载流子迁移率,大的边带偏移和巧妙的器件结构设计的结果。我们还对机理进行了详细的讨论。 【关键词】：有机的 光探测器 紫外 近红外 金属配合物
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O439
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 有机光伏器件的发展历史14-16
• 1.2 有机光探测器的研究意义和发展历程16-18
• 1.3 本论文研究的内容18-21
• 第二章 基础理论知识21-53
• 2.1 有机半导体的材料特性21-29
• 2.1.1 分子轨道和电子跃迁21-22
• 2.1.2 分子的吸收和激发22-23
• 2.1.3 激发态的多重性—荧光和磷光23-25
• 2.1.4 有机分子间的能量传递过程25-27
• 2.1.5 电荷在无定形有机固体的分子间的传输27-29
• 2.2 光伏的基本理论29-48
• 2.2.1 光伏的基本知识29-32
• 2.2.2 有机光伏器件的结构32-35
• 2.2.3 光伏的微观机制35-36
• 2.2.4 光伏的宏观物理表达和物理模型36-41
• 2.2.5 有机光伏的性能参数及表征41-43
• 2.2.6 有机光电材料43-48
• 2.3 光探测器相关理论48-53
• 2.3.1 光探测器的分类48
• 2.3.2 光探测器的主要性能参数48-53
• 第三章 以稀土金属-喹啉配合物为受体的光伏器件的研究53-65
• 3.1 实验方法，实验材料和器件结构55-56
• 3.1.1 实验方法55
• 3.2.2 实验材料55-56
• 3.2 实验结果与讨论56-63
• 3.3 本章小结63-65
• 第四章 以稀土金属-喹啉配合物为受体的紫外有机光伏探测器研究65-79
• 4.1 激基复合物简介66-68
• 4.2 实验方法，实验材料和器件结构68-69
• 4.3 实验结果与讨论69-77
• 4.4 本章小结77-79
• 第五章 以酞菁铜及其衍生物为给受体的有机红外光伏探测器的研究79-93
• 5.1 实验方法和实验材料82-83
• 5.1.1 实验方法82
• 5.1.2 实验材料82-83
• 5.2 实验结果与讨论83-92
• 5.3 本章小结92-93
• 第六章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93-94
• 6.2 展望94-95
• 参考文献95-103
• 在学期间学术成果情况103-105
• 指导教师及作者简介105-107
• 致谢107

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