本体异质结有机光电探测器制备工艺简单、性能易优化、成本低、环境友好。随着有机半导体光电性能的提升和器件物理的发展,本体异质结有机光电探测器的性能参数不断改善,提高其外量子效率(EQE)以及探测灵敏度成为亟需攻克的科学问题。以界面陷阱诱导外电路电荷隧穿注入为工作机理,可制备出具有单载流子传输特性的倍增型有机光电探测器。倍增型有机光电探测器的单载流子传输特性,可有效抑制光电探测器的暗电流密度,提高其弱光探测能力。本文以制备具有单载流子传输特性的倍增型有机光电探测器为研究重点,确定有源层体系,并通过调控有源层在给受体掺杂重量比以及有源层内光生电荷分布,提高器件的性能参数。主要研究内容如下:(1)根据受陷电子辅助空穴隧穿注入的工作机理,在全聚合物体系中实现倍增现象,制备具有空穴传输特性的倍增型全聚光电探测器。结合实验,甄选能级匹配,载流子迁移率较高的聚合物材料P3HT和PZ1分别作为有源层中的给体与受体材料。有源层中P3HT与PZ1的掺杂重量比从100:5调控至100:1,以获得最优的亮、暗电流密度。有源层中PZ1的含量不足以形成连续电子传输通道,当PZ1被P3HT包围时可形成电子陷阱,受陷电子诱导空穴隧穿注入从而实现倍增现象。(2)调控有源层中P3HT的分子排布方式,优化倍增型全聚光电探测器的性能。制备自组装时间不同的有源层薄膜,结合有源层薄膜的GIXRD曲线,研究自组装时间对有源层内分子择优取向的影响。测量相应有源层的空穴迁移率,可得出结论:将有源层自组装时间缩短至5 min,可以有效提高有源层中的空穴迁移率。(3)以聚合物PBDB-T为给体,小分子材料Y6为受体制备具有电子传输特性的倍增型有机光电探测器。将PBDB-T与Y6在有源层中的掺杂重量比调控为1:100-4:100,研究有源层中PBDB-T的含量对倍增型有机光电探测器性能的影响。有源层中PBDB-T的含量不足以形成连续的电子传输通道,PBDB-T被Y6包围形成空穴陷阱,受陷空穴诱导外电路电子隧穿注入有源层,从而实现倍增现象。该工作证明了制备具有单载流子传输特性的倍增型有机光电探测器的可行性。(4)利用界面工程优化光电探测器的性能。在具有电子传输特性的倍增型有机光电探测器中,外电路的电子受界面附近受陷空穴诱导而隧穿注入有源层。将n型聚合物PZ1作为界面层调控有源层内受陷空穴的分布,可制备出工作于双向偏压下的宽响应倍增型有机光电探测器。本论文:图28幅,参考文献67篇。