非富勒烯掺杂对平面异质结有机光电探测器的光电特性影响

本论文研究了在P3HT : PC₇₁BM 的平面异质结有机光电探测器体系中掺杂非富勒烯小分子IEICO-4F到受体部分对该器件的光电特性影响。本实验采用溶液法制备不同掺杂比例的活性层薄膜，通过电流-电压特性、外量子效率、紫外-可见-近红外吸收光谱及光致发光光谱等表征手段，结合原子力显微镜分析形貌演变规律。实验研究表明，IEICO-4F 的引入显著拓宽活性层吸收光谱至近红外区域(700−900 nm)，并通过互补吸收光谱提升光量子捕获效率。当优化掺杂比例为30% 时，器件的光电流密度从 2.32×10⁻¹ mA/cm²提升至 4.50×10⁻¹ mA/cm²，比探测率从 1.37×10¹² Jones 提升到 4.14×10¹² Jones，形貌分析证实 IEICO-4F 优化了 PC₇₁BM 的相分布，形成更精细的互穿网络结构，促进电荷转移并降低串联电阻，研究同时发现过量掺杂会破坏相分离平衡，影响载流子分离和流入，导致电子-空穴的传输不平衡。该工作揭示了非富勒烯受体掺杂对传统聚合物：富勒烯体系的多重调控作用，通过光谱拓宽与形貌优化的协同机制有效提升器件光电性能，为有机光电探测材料体系的设计提供了新思路。