非富勒烯受體（即乙基己基羅丹寧-苯并噻二唑偶聯(lián)茚并二噻吩eh-IDTBR）有機光電二極管比富勒烯受體（即[6,6]-苯基C71丁酸甲酯PC71BM）有機光電二極管（OPD）展現(xiàn)了更高的檢測率和更快的響應時間，這是由于載流子注入抑制了暗電流伺通，并且非富勒烯受體陷阱密度低。此外罐监，基于非富勒烯受體的光電探測器在電和熱應力下顯示出更好的操作穩(wěn)定性弓柱。形態(tài)學和晶體學分析表明含有非富勒烯受體的感光膜在施加外部應力后仍保持完整。
非富勒烯受體光電二極管的響應時間及器件穩(wěn)定性
非富勒烯受體eh-IDTBR為電子受體复亏，選擇PC71BM作為對比的富勒烯受體，因為PC71BM是有機電子學中應用廣泛的富勒烯衍生物之一缔御。通過測量電流刹淌、線性動態(tài)范圍和瞬態(tài)照片來評估它們的光電二極管特性有勾。此外疹启，研究了暗電流產(chǎn)生的陷阱密度和光致發(fā)光（PL）衰減曲線，以確定受體材料的暗電流抑制和快速光響應效應荤懂。
圖1 a) 包含阻擋層的有機半導體器件結(jié)構(gòu)示意圖节仿。插圖：由電子受體材料（PC71BM 和 eh-IDTBR）組成的感光層的納米結(jié)構(gòu)填充示意圖掉蔬。 b) PBDTTT-EFT女轿、eh-IDTBR 和 PC71BM 的分子結(jié)構(gòu)蛉迹。
通過以6 mW cm-2的入射功率密度打開和關(guān)閉 LED 來評估有機半導體器件的響應時間北救。如圖2所示珍策，富勒烯受體有機半導體表現(xiàn)出 6.24 μs 的上升時間和 10.8 μs 的下降時間。由于OPD器件的響應時間受內(nèi)部電容和電荷傳輸時間的影響驾中，推測 PC71BM 具有較高的內(nèi)部電容和較大的陷阱位點唉堪。非富勒烯受體OPD器件的上升和下降時間分別為2.72 μs和4.32 μs持痰。
圖2 a,b) 帶有 PBDTTT-EFT:PC71BM 和 PBDTTT-EFT:eh-IDTBR 的 OPD 的開關(guān)響應工窍。 c,d) PC71BM空猜、eh-IDTBR太抓、PBDTTT-EFT、PBDTTT-EFT:PC71BM 和 PBDTTT-EFT:eh-IDTBR 薄膜的 tcspc 分析的光致發(fā)光 (PL) 衰減曲線 (Iexc = 454 nm)匀借。
通過測量非富勒烯和富勒烯光敏薄膜的時間相關(guān)單光子計數(shù)（TCSPC）吓肋，從電荷載流子動力學/動力學電荷載流子遷移的角度研究了非富勒烯受體OPD的快速響應時間的來源肤舞。根據(jù)吸光度和光致發(fā)光 (PL) 來選擇激發(fā)波長屑咳。為了使 OPD 表現(xiàn)出快速響應時間弊琴，快速淬滅激子很重要。在這方面，有兩個因素需要考慮：受體材料內(nèi)的激子猝滅和在異質(zhì)結(jié)中從供體到受體的電荷載流子轉(zhuǎn)移聪铺。對于第1點萄窜，PC71BM 薄膜的單重態(tài)激子壽命τS1為10.72 ns撒桨，而 eh-IDTBR 薄膜的τS1短得多（6.39 ns）。 這是由于PC71BM有更多的缺陷位點普气，延遲了PL淬火现诀。對于第二點，測量了eh-IDTBR和PC71BM的TCSPC坐桩。光敏層中的單重態(tài)激子衰減與快速擴散到供體-受體界面有關(guān)，而長壽命組分與電荷分離后的電荷復合有關(guān)烘浦。此外，PBDTTT-EFT 和 PC71BM 混合物的τCT比PBDTTT-EFT和eh-IDTBR混合物更長擦俐，這意味著源自陷阱位點的電荷轉(zhuǎn)移狀態(tài)中的電荷復合增加了蚯瞧。因此埋合，基于eh-IDTBR的OPD表現(xiàn)出更快的開關(guān)響應萄传，這是由于有效的電荷分離和通過重新組合的陷阱密度進行的電荷轉(zhuǎn)移秀菱。
圖3 吸收率
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