成果简介
有机材料因其非凡的光吸收性、固有的柔韧性以及低温、大规模加工性而引起了对下一代先进光电器件或系统的极大兴趣。而对于高性能有机光电探测器来说，其有限的载流子迁移率、有限的扩散长度和弗伦克尔激子的高结合能长期以来一直被认为是主要挑战。本文，聊城大学杜倩倩、Wenjun Wang、秦书超副教授团队等在《ACS Photonics》期刊发表名为“Self-Powered Organic Phototransistors with Asymmetrical van der Waals Stacking for Flexible Image Sensors”的论文，研究报道了一种灵敏的有机红宝石晶体/石墨烯异质结构光电探测器。特别是，使用不对称范德华堆叠配置，在这种基于石墨烯的有机异质结构器件中实现了自供电光子检测。
Rubrene单晶的长程激子扩散，高效的激子解离以及异质界面附近的超快电荷转移使几个值得称赞的性能成为可能，包括 8 × 105 A/W 的高响应率、大于 1012 Jones 的特定检测率以及快速的响应速度（约 20/70 μs）。令人鼓舞的是，该器件表现出出色的机械柔韧性、良好的导电性和稳定的光检测，即使在苛刻的应变下和数百次循环后也是如此。利用其出色的光响应，我们在刚性和柔性基板上展示了快速成像应用。我们的工作为开发高性能、自供电的有机光电探测器提供了一种实用的策略，用于未来的无线光子检测和高速成像应用。
图文导读
图1.红宝石单晶和异质结构器件的表征。
图2.红宝石-石墨烯界面中的光学门控
图3.光电流产生和时间响应的工作原理
图4.与柔性基材的兼容性。
图5.高速成像应用
小结
概括地说，我们报道了一种自供电有机光电晶体管，它采用简单的非对称结构，将高质量的单晶与单层石墨烯薄片结合在一起。借助红柱石单晶的长激发扩散长度、石墨烯的高迁移率和高质量异质界面，该器件显示出 8 × 105 A/W 的高响应率和大于 1012 Jones 的大比检测率。该器件具有极大的机械灵活性，即使在严重的拉伸应变和数百次弯曲循环后仍能保持稳定的光子探测能力。此外，它还具有快速响应速度，在刚性二氧化硅衬底上的上升/衰减时间为 19±1/69±5 μs，在柔性 PET 衬底上的上升/衰减时间为 46±5/52±5 μs，并具有出色的高速成像能力。我们的工作为开发高灵敏度自供电有机光电探测器提供了一种实用策略，同时也展示了有机单晶在未来无线光子探测和高速成像应用中的巨大潜力。
文献:https://doi.org/10.1021/acsphotonics.3c00737
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