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基于热活化延迟荧光材料的有机光电探测器开题报告

 2020-07-25 01:07  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

光电子探测器是利用光电导效应,能够把探测到的光信号转化为电信号的装置。1873年,英国科学家w.史密斯首次发现硒的光电导效应,第二次世界大战以后,随着半导体的发展,各种新的光电导材料不断出现。但是随着科技进步,无机光电探测器的限制渐渐体现出来。大面积、低成本、柔性、轻巧便携的特性成为人们对新一代电子器件的追求目标。π共轭有机小分子半导体和聚合物半导体由于可利用低成本高效率的印刷方式制备大面积柔性器件,目前已成为研究的热门材料[1]。通过分子结构的设计,材料的光电性质也会随之改变,这也使得有机发光二极管(oled),有机场效应晶体管(ofets),有机光伏器件(opvs),有机记忆存储器及有机传感器得到了很大的发展。


图1 从紫外到近红外光谱范围内最广泛采用的一些π共轭分子

由于有机光伏器件与无机光伏器件相比有着制作工艺简单,成本低,可大面积制作在不同的衬底上等特点,加之有机光伏器件迅猛的发展,已广泛应用于有机太阳能电池和有机光探测器等。紫外光敏感的探测器具有很大的研究和商业价值,比如在天文学,环境监测,分光和医学检测仪器等,传统的紫外探测器是用宽带隙的无机半导体材料,如氮化物和碳化硅制成,其制作工艺复杂,成本高,且不适于做大面积器件。目前的先进的有机光敏元件主要是针对可见光范围内的,尽管许多有机材料都具有大的能隙和强的紫外吸收,高效的紫外光敏感的有机光探测器却很少有人注意,因此有机紫外探测器的研究具有很大的研究空间。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、热活化延迟荧光有机探测器的现状及要研究的问题

有机UVPD可以大面积制备且可在各种基板上(如柔性)上沉积,方便与光子器件结合做成集成电路和可携带的器件,在紫外区具有较强的吸收,近年来国内外科研人员开展了大量有机UVPD的研究。目前,有机UVPD的响应度和探测率均已达到或超过日常应用的无机UVPD水平。然而,相对于无机UVPD,有机器件的响应时间和带宽以及耐辐射性仍有待于提升。近年来在有机电致发光领域针对激基复合物的研究表明,激基复合物是一类具有很高的光致发光效率的激发态。这是因为激基复合物常具有热活化延迟荧光(TADF)属性:当激发态的电子和空穴轨道交叠很小时,体系具有较小的单重态和三重态能量差,三重态激发态可以吸收室温热量通过反向系间窜越跃迁至单重态激发态并发出延迟荧光。该延迟荧光寿命长达微秒量级,直接制约了基于D:A结构的UVPD器件的响应时间和带宽。因此,借鉴近年来TADF领域对CT态发光动力学过程的研究经验,重新优化UVPD器件性能是很有必要的。

二、毕业设计工作拟采用的研究

本课题拟在UVPD器件中引入激发态淬灭剂,通过研究UVPD器件的EQE和响应时间与TADF激发态寿命之间的关系,阐明基于TADF材料的UVPD器件的优化思路,对实现高性能UVPD器件给出理论指导。

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