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A Novel Hybrid‐Layered Organic Phototransistor Enables Efficient Intermolecular Charge Transfer and Carrier Transport for Ultrasensitive Photodetection
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-03-04 , DOI: 10.1002/adma.201900763 Yuanhong Gao 1 , Ya Yi 1 , Xinwei Wang 2 , Hong Meng 2 , Dangyuan Lei 3 , Xue‐Feng Yu 1 , Paul K. Chu 4 , Jia Li 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-03-04 , DOI: 10.1002/adma.201900763 Yuanhong Gao 1 , Ya Yi 1 , Xinwei Wang 2 , Hong Meng 2 , Dangyuan Lei 3 , Xue‐Feng Yu 1 , Paul K. Chu 4 , Jia Li 1
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The interfacial charge effect is crucial for high‐sensitivity organic phototransistors (OPTs), but conventional layered and hybrid OPTs have a trade‐off in balancing the separation, transport, and recombination of photogenerated charges, consequently impacting the device performance. Herein, a novel hybrid‐layered phototransistor (HL‐OPT) is reported with significantly improved photodetection performance, which takes advantages of both the charge‐trapping effect (CTE) and efficient carrier transport. The HL‐OPT consisting of 2,7‐dioctyl[1]benzothieno[3,2‐b][1]benzothiophene (C8‐BTBT) as conduction channel, C8‐BTBT:[6,6]‐phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester (PC61BM) bulk heterojunction as photoactive layer, and sandwiched MoO3 interlayer as a charge‐transport interlayer exhibits outstanding photodetection characteristics such as a photosensitivity (Ilight/Idark) of 2.9 × 106, photoresponsivity (R) of 8.6 × 103 A W−1, detectivity (D*) of 3.4 × 1014 Jones, and external quantum efficiency of 3 × 106% under weak light illumination of 32 µW cm−2. The mechanism and strategy described here provide new insights into the design and optimization of high‐performance OPTs spanning the ultraviolet and near infrared (NIR) range as well as fundamental issues pertaining to the electronic and photonic properties of the devices.
中文翻译：
一种新型的混合层有机光电晶体管可实现高效的分子间电荷转移和载流子传输，从而实现超灵敏的光电检测
界面电荷效应对于高灵敏度的有机光电晶体管（OPT）至关重要，但是传统的分层和混合型OPT在权衡光生电荷的分离，传输和复合方面需要权衡取舍，从而影响器件性能。本文报道了一种新型的杂化层光电晶体管（HL-OPT），其光电检测性能得到了显着改善，它利用了电荷俘获效应（CTE）和有效载流子传输的优势。由2,7-二辛基[1]所述的HL-OPT苯并噻吩并[3,2-B] [1]苯并噻吩（C8-BTBT）作为导电沟道，C8-BTBT：[6,6] -苯基-C 61 -丁酸甲酯（PC 61 BM）本体异质结作为光敏层，并夹有MoO 3中间层作为电荷传输中间层表现出出色的光电检测特性，例如2.9×10 6的光敏度（I light / I dark），8.6×10 3 AW -1的光敏度（R），3.4×10的探测度（D *）14琼斯，在32 µW cm -2的弱光照射下的外部量子效率为3×10 6％。此处描述的机制和策略为跨越紫外和近红外（NIR）范围的高性能OPT的设计和优化提供了新的见解，以及与该器件的电子和光子特性有关的基本问题。
更新日期：2019-03-04
中文翻译：
一种新型的混合层有机光电晶体管可实现高效的分子间电荷转移和载流子传输，从而实现超灵敏的光电检测
界面电荷效应对于高灵敏度的有机光电晶体管（OPT）至关重要，但是传统的分层和混合型OPT在权衡光生电荷的分离，传输和复合方面需要权衡取舍，从而影响器件性能。本文报道了一种新型的杂化层光电晶体管（HL-OPT），其光电检测性能得到了显着改善，它利用了电荷俘获效应（CTE）和有效载流子传输的优势。由2,7-二辛基[1]所述的HL-OPT苯并噻吩并[3,2-B] [1]苯并噻吩（C8-BTBT）作为导电沟道，C8-BTBT：[6,6] -苯基-C 61 -丁酸甲酯（PC 61 BM）本体异质结作为光敏层，并夹有MoO 3中间层作为电荷传输中间层表现出出色的光电检测特性，例如2.9×10 6的光敏度（I light / I dark），8.6×10 3 AW -1的光敏度（R），3.4×10的探测度（D *）14琼斯，在32 µW cm -2的弱光照射下的外部量子效率为3×10 6％。此处描述的机制和策略为跨越紫外和近红外（NIR）范围的高性能OPT的设计和优化提供了新的见解，以及与该器件的电子和光子特性有关的基本问题。
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