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Ultrahigh Responsivity Photodetectors of 2D Covalent Organic Frameworks Integrated on Graphene.
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1002/adma.201907242 Yifeng Xiong 1 , Qiaobo Liao 2 , Zhengping Huang 3 , Xin Huang 2 , Can Ke 2 , Hengtian Zhu 1 , Chenyu Dong 1 , Haoshang Wang 1 , Kai Xi 2 , Peng Zhan 3 , Fei Xu 1 , Yanqing Lu 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1002/adma.201907242 Yifeng Xiong 1 , Qiaobo Liao 2 , Zhengping Huang 3 , Xin Huang 2 , Can Ke 2 , Hengtian Zhu 1 , Chenyu Dong 1 , Haoshang Wang 1 , Kai Xi 2 , Peng Zhan 3 , Fei Xu 1 , Yanqing Lu 1
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2D materials exhibit superior properties in electronic and optoelectronic fields. The wide demand for high-performance optoelectronic devices promotes the exploration of diversified 2D materials. Recently, 2D covalent organic frameworks (COFs) have emerged as next-generation layered materials with predesigned π-electronic skeletons and highly ordered topological structures, which are promising for tailoring their optoelectronic properties. However, COFs are usually produced as solid powders due to anisotropic growth, making them unreliable to integrate into devices. Here, by selecting tetraphenylethylene monomers with photoelectric activity, elaborately designed photosensitive 2D-COFs with highly ordered donor-acceptor topologies are in situ synthesized on graphene, ultimately forming COF-graphene heterostructures. Ultrasensitive photodetectors are successfully fabricated with the COFETBC-TAPT -graphene heterostructure and exhibited an excellent overall performance with a photoresponsivity of ≈3.2 × 107 A W-1 at 473 nm and a time response of ≈1.14 ms. Moreover, due to the high surface area and the polarity selectivity of COFs, the photosensing properties of the photodetectors can be reversibly regulated by specific target molecules. The research provides new strategies for building advanced functional devices with programmable material structures and diversified regulation methods, paving the way for a generation of high-performance applications in optoelectronics and many other fields.
中文翻译:
集成在石墨烯上的二维共价有机框架的超高响应光电探测器。
2D材料在电子和光电领域显示出优异的性能。对高性能光电器件的广泛需求促进了对多种2D材料的探索。近来,二维共价有机骨架(COF)作为具有预先设计的π电子骨架和高度有序的拓扑结构的下一代分层材料出现了,它们有望改变其光电特性。但是,由于各向异性的增长,COF通常以固体粉末形式生产,使其不可靠地集成到设备中。在这里,通过选择具有光电活性的四苯基乙烯单体,在石墨烯上原位合成精心设计的具有高度有序的给体-受体拓扑结构的光敏2D-COF,最终形成COF-石墨烯异质结构。具有COFETBC-TAPT-石墨烯异质结构的超灵敏光电探测器已成功制造,并表现出出色的整体性能,在473 nm处的光响应率为≈3.2×107 A W-1,时间响应为≈1.14ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的高级功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。473 nm处2×107 A W-1,时间响应约为1.14 ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的高级功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。473 nm处2×107 A W-1,时间响应约为1.14 ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的先进功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。
更新日期:2020-03-03
中文翻译:
集成在石墨烯上的二维共价有机框架的超高响应光电探测器。
2D材料在电子和光电领域显示出优异的性能。对高性能光电器件的广泛需求促进了对多种2D材料的探索。近来,二维共价有机骨架(COF)作为具有预先设计的π电子骨架和高度有序的拓扑结构的下一代分层材料出现了,它们有望改变其光电特性。但是,由于各向异性的增长,COF通常以固体粉末形式生产,使其不可靠地集成到设备中。在这里,通过选择具有光电活性的四苯基乙烯单体,在石墨烯上原位合成精心设计的具有高度有序的给体-受体拓扑结构的光敏2D-COF,最终形成COF-石墨烯异质结构。具有COFETBC-TAPT-石墨烯异质结构的超灵敏光电探测器已成功制造,并表现出出色的整体性能,在473 nm处的光响应率为≈3.2×107 A W-1,时间响应为≈1.14ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的高级功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。473 nm处2×107 A W-1,时间响应约为1.14 ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的高级功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。473 nm处2×107 A W-1,时间响应约为1.14 ms。而且,由于COF的高表面积和极性选择性,可以通过特定的靶分子可逆地调节光电检测器的光敏特性。这项研究为构建具有可编程材料结构和多样化调节方法的先进功能设备提供了新的策略,为光电子和许多其他领域的高性能应用铺平了道路。