实验室何志才教授团队：光学吸收剪裁实现用于加密光通信的高性能双波段窄带有机光电探测器

窄谱光电探测器凭借其抗环境光串扰的独特优势，在光通信、图像传感和健康监测等领域展现出巨大应用潜力。有机光电探测器（OPD）凭借有机半导体的高吸收系数和光谱可设计调控等固有优势，已发展出一系列无需滤光片的窄谱探测器制备策略。但基于这些策略的窄谱OPD普遍存在低探测率和制备条件苛刻的问题，严重制约了窄谱光电探测器的应用发展。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室何志才教授课题组提出了一种名为“光学吸收剪裁（OAT）”的创新思路，利用非对称垂直相分离的活性层结构，成功制备了在430 nm和1070 nm窄谱响应的高性能双波段窄谱OPD。得益于非对称垂直相分离结构选择性消耗短波光子与抑制暗电流的作用，窄谱探测器在1070 nm波长下展现出比探测率高达 2.8× 1012Jones，半峰宽（FWHM）约为70 nm的优良性能。课题组进一步展示了双波段窄谱有机光电探测器在加密光通信、健康监测和图像传感领域的特异性应用，充分展现了窄谱OPD的应用潜力。

窄谱有机光电探测器普遍面临比探测率低和制备复杂的挑战。本研究提出了一种名为“光学吸收裁剪（OAT）”的创新策略，成功突破了传统窄谱OPD依赖复杂结构或新材料的设计局限。通过对比混合铸造（BC）与顺序沉积（SD）工艺制备器件的性能参数，并结合TOF-SIMS测试和多尺度仿真，本研究表征并解释了这一策略的工作机理：采用顺序沉积（SD）法构建具有非对称垂直相分离的平面混合异质结（PMHJ）结构活性层，其中给体-受体（D-A）材料的非对称分布选择性地吸收了强吸收区域的光子，从而实现了截止给体、受体吸收边的双波段窄谱响应。另外，前端的厚给体层有效抑制了器件的暗电流。温度依赖SCLC测试也进一步揭示了SD结构器件相比BC器件具有更高效的载流子传输环境，为开发多波段响应、低噪声、高性能的窄谱OPD提供了全新视角。

此外，本研究还展示了该双波段窄谱OPD使用课题组完全自主搭建的加密光通信、心率监测、图像传感等实际应用，突显了其未来商业化的巨大潜力。

相关研究成果以“Optical Absorption Tailoring EnabledHigh-Performance Dual-Narrowband Organic Photodetectors for Secure OpticalCommunications”为题发表在AdvancedOptical Materials上，其中通讯作者为本实验室何志才教授，计算机科学与工程学院陈敏教授，香港中文大学深圳校区颜骏研究员，第一作者为许聪娣博士。该研究工作得到了科技部重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金科研项目的资助。

原文链接： https://doi.org/10.1002/adom.202501623