ИСТИНА

Органические полупроводники можно использовать в качестве функциональных материалов для детектирования фотонов оптического диапазона длин волн в различных устройствах органической оптоэлектроники: фоторезисторах, фототранзисторах и фотодиодах.1 При этом наибольшее внимание привлекают фотоэлементы на основе органических фотодиодов ввиду наилучшего сочетания простоты их изготовления, возможности настраивать спектральный диапазон чувствительности и достаточно высокой эффективности. Фотодиоды с широким спектром чувствительности используются как солнечные фотоэлементы, эффективность преобразования полного спектра солнечного излучения (КПД) которых в настоящее время достигает 17-19% при внешней квантовой эффективности EQE, достигающей 80-90%. Но можно настроить чувствительность органических фотодиодов и на достаточно узкой спектральный диапазон, например, близкий к спектральной чувствительности палочек и колбочек глаза, где сделаны пока только первые шаги и требуется дальнейшая оптимизация их эффективности.2 При этом, если для солнечных фотоэлементов основной характеристикой является КПД, то для фотодетекторов более основными параметрами являются EQE, низкий темновой ток и чувствительность. Кроме этого, важными характеристиками являются спектральный и динамический диапазоны, а также время отклика. Обычно EQE хороших органических фотодетекторов находится в диапазоне 50-70%, а времена отклика составляют порядка микросекунд, что сопоставимо или превышает характеристики неорганических фотодетекторов. В последнее время появились органические фотодетекторы с EQE, существенно превышающей 100% – вплоть до 9300% на определенной длине волны.3 Такие фотодетекторы по сути являются фотоумножителями, поскольку число генерируемых зарядов в них в разы превышает число падающих фотонов. Для таких фотоумножителей к основным параметрам относится также коэффициент усиления G, который представляет собой отношение времени жизни зарядов противоположного знака в ловушках ко времени переноса основных носителей зарядов через канал проводимости. Первоначально G был введен для органических фототранзисторов, но в последнее время он также используется и для органических фотоумножителей. В лекции будут рассмотрены различные примеры органических фотодетекторов, используемые в них материалы, механизмы их работы и области применения. Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 19-73-30028-П). 1 Chow P.C.Y., Someya T., Adv. Mater. 2020, 32(15), 1902045. 2 Mannanov A.L., Balakirev D.O., Papkovskaya E.D., Solodukhin A.N., Luponosov Yu.N., Paraschuk D.Yu., Ponomarenko S.A. Molecules, 2023, 28(1), 368. 3 Zijin Zhao, Chunyu Xu, Yao Ma, Kaixuan Yang, Ming Liu, Xixiang Zhu, Zhengji Zhou, Liang Shen, Guangcai Yuan, Fujun Zhang, Adv. Funct. Mater. 2022, 32(29), 2203606.