Advancing Detectivity and Stability of Near-Infrared Organic Photodetectors via a Facile and Efficient Cathode Interlayer

材料科学 响应度 光电探测器 二亚胺 量子效率 苝 暗电流 光电子学 聚乙烯亚胺 吸收(声学) 光学 荧光 复合材料 基因 生物化学 转染 物理 化学
作者
Yu‐Ching Huang,Tai-Yuan Wang,Zhihao Huang,Svette Reina Merden Santiago
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (21): 27576-27586 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsami.4c01466
摘要

Near-infrared (NIR) organic photodetectors (OPDs) are pivotal in numerous technological applications due to their excellent responsivity within the NIR region. Polyethylenimine ethoxylated (PEIE) has conventionally been employed as an electron transport layer (hole-blocking layer) to suppress dark current (JD) and enhance charge transport. However, the limitations of PEIE in chemical stability, processing conditions, environmental impact, and absorption range have spurred the development of alternative materials. In this study, we introduced a novel solution: a hybrid of sol–gel zinc oxide (ZnO) and N,N′-bis(N,N-dimethylpropan-1-amine oxide)perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (PDINO) as the electron transport layer for NIR-OPDs. Our fabricated OPD exhibited significantly improved responsivity, reduced internal traps, and enhanced charge transfer efficiency. The detectivity, spanning from 400 to 1100 nm, surpassed ∼5 × 1012 Jones, reaching ∼1.1 × 1012 Jones at 1000 nm, accompanied by an increased responsivity of 0.47 A/W. Also, the unpackaged OPD remarkedly demonstrated stable JD and external quantum efficiency (EQE) over 1000 h under dark storage conditions. This innovative approach not only addresses the drawbacks of conventional PEIE-based OPDs but also offers promising avenues for the development of high-performance OPDs in the future.
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