Organiska fototransistorer (OPT) används ofta i miljö-/hälsoövervakning, kvantkommunikation, kemisk/biomedicinsk avkänning, fjärrkontroll, övervakning, och bildsensorer eftersom de är lätta, låg kostnad, mycket effektiv och miljövänlig.

Gränssnittsladdningseffekten är mycket avgörande för högkänsliga OPT:er. Konventionella skiktade och hybrida OPT lider av kompromisser när det gäller att balansera separationen, transport, och rekombination av fotogenererade laddningar.

Prof. Li Jia och Gao Yuanhong från Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) vid den kinesiska vetenskapsakademin och deras medarbetare utvecklade en ny hybridskiktsarkitektur för att förbättra den övergripande fotodetektionsprestandan hos organiska fototransistorer genom att samtidigt dra fördelar av laddningen. fångsteffekt och effektiv transport av bärare. Deras resultat publicerades i Avancerade material .

Strukturen hos den nya hybridskiktade fototransistorn (HL-OPT) består av ett organiskt halvledarkanalskikt med hög rörlighet för snabb bärartransport, ett organisk bulk heterojunction (BHJ) fotoaktivt skikt, och ett ultratunt oorganiskt mellanskikt inklämt däremellan.

Excitoner genererade i det fotoaktiva lagret dissocierade till elektroner och hål vid donatorn/acceptorn BHJ. De genererade elektronerna fångades lätt av acceptorerna i närheten och hål injicerades i kanalskiktet för att öka bärarkoncentrationen.

Ett oorganiskt mellanskikt valdes för att ytterligare förbättra hålinjektion och blockera elektroner, därefter undertrycker elektron-hål-rekombination. Som ett resultat, genom att kombinera fördelarna med laddningsfångande effekt och snabb transport av bärare, signifikant förbättring av den övergripande fotodetektionsprestandan uppnåddes från HL-OPT.

För att utvärdera potentiella tillämpningar av högpresterande HL-OPT, forskarna tillverkade enheterna på flexibla substrat och bekräftade deras utmärkta flexibilitet. Under tiden, enheterna integrerades också i en endimensionell array och demonstrerade tillförlitligheten hos HL-OPT i ljuskänsliga bildsystem. "Dessa framgångsrika försök gör HL-OPT särskilt tilltalande för tillämpningar i flexibla och bärbara optoelektroniska enheter, " sa prof. Li.

Detta arbete ger nya insikter i design och optimering av högpresterande fotodetektorer, spänner över det ultravioletta och nära infraröda området, och föreslår grundläggande ämnen som hänför sig till elektroniska och fotoniska egenskaper hos enheterna.

"En annan spännande punkt är att denna organiska fotodetektor potentiellt kan tillverkas genom att använda trycktekniker, vilket skulle minska bearbetningskostnaderna ytterligare, ", sa Li. "Jag hoppas att detta arbete kan ge marknaden en lovande lösning för fotodetektorer genom att kombinera både hög prestanda och låg kostnad."