与无机探测器相比，聚合物光电探测器以其低成本、柔性、环保、重量轻等优点受到越来越多的关注。目前报道的ppd大多是光电二极管型光电探测器，其外量子效率(EQE)小于单位。最近，我们成功地报道了基于P3HT:PCBM作为活性层的光电倍增(PM)型ppd，该ppd具有相当高的EQE和宽的响应范围，通常用于聚合物太阳能电池。PM型PPDs的工作机制主要归因于界面陷阱辅助的孔洞注入和活性层中有效的孔洞输运。

图1所示。(a) P3HT100:PCBM1在-4 ~ -25 V不同偏置下间隔为3 V的EQE谱图;(b) P3HT50:PTB7-Th50:PCBM1为有源层。

通过调节P3HT分子排列和界面势垒宽度，充分证明了PM型PPDs的作用机理。通过在活性层中掺杂窄带隙材料，将PM型ppd的光谱响应范围扩展到800 nm。在- 25 V偏压下，PM型三元ppd在390 nm处的EQE值最高，为97000%，610 nm处为84100%，750 nm处为38000%。最近，Xiong Gong教授和Alan J. Heeger教授在他们的综述文章中也强调了这项工作，该方法可能是克服近红外ppd低光响应性和高暗电流密度的重要研究方向。

这种PM型ppd的工作机制应该明确:i) P3HT光子捕获;ii)相当小一部分激子(接近PCBM)解离成载流子、电子被捕获在PCBM中以及沿P3HT通道的空穴输运;iii)电子在靠近Al电极的PCBM中积累，导致界面带弯曲，从而获得更好的空穴隧穿注入;Iv)注入孔在反向偏压下在活动层中输运;v) ITO电极收集的注入孔。只要光生电子能被困在靠近Al电极的PCBM中，就能从外电路连续注入空穴并输送到ITO电极。这就是为什么PM型ppd的EQE可以比单位大得多，这提供了巨大的潜在应用，因为PM型ppd不需要前置放大器电路。这意味着我们所报道的PM型ppd可能为获得宽光谱响应范围或可调光谱响应范围的聚合物光电探测器提供了一个新的平台。

出版

揭示了超高外量子效率聚合物光电探测器的工作机理。
李丽，张飞，王伟，方勇，黄军。
物理化学化学物理2015年11月11日

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