实验室段春晖教授团队：媲美硅的大面积柔性宽带有机光探测器

光探测技术是推动人工智能、生物成像等领域发展的关键。有机光探测器因具备溶液可加工性与本征柔性而备受关注，但其在近红外区域的外量子效率及暗电流抑制等性能仍落后于硅基器件，且在柔性基底上维持高性能探测也存在挑战。因此，如何在宽谱段内实现媲美硅基的高性能，并兼顾大面积与柔性制备，是该领域的核心难题。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的段春晖教授课题组合成了一种以强吸电子氰基为端基的新型A-D-A型小分子受体BTPV-CN，首次实现了性能与硅光电二极管相媲美的大面积柔性宽带近红外光探测器。

这项工作设计并合成了一种以强吸电子氰基（CN-IC）为端基的新型A-D-A型小分子受体BTPV-CN（图1）。该分子以高效的Y系列BTP稠环BTPV作为中间核，并通过引入双键扩展π共轭体系，从而优化电荷传输性能并拓宽光谱吸收范围。强吸电子性的CN-IC端基的引入，进一步降低了分子的LUMO能级并增强了分子内电荷转移效应。

基于BTPV-CN的有机光探测器（OPD）表现出优异的性能：其响应范围覆盖300–1200 nm的宽谱段；在–0.1 V偏压、940 nm处，外量子效率高达70%，响应度达0.53 A W⁻¹，与商用SiPD（Hamamatsu S1787-08）性能相当，并在部分波段实现超越。这是迄今首例在响应范围与响应度两方面均可与商用SiPD相媲美的OPD。同时，该器件在暗电流（Jd）抑制方面表现突出：在–0.1 V和–2 V偏压下的Jd分别低至1.3 × 10⁻¹⁰ A cm⁻²和9.6× 10⁻¹⁰ A cm⁻²，为目前已报道近红外OPD中的最低值之一。相应的探测率在940 nm处超过10¹³ Jones。更重要的是，大面积柔性OPD仍能保持超过10¹³ Jones的优异探测率，展现出在柔性电子领域的巨大应用潜力。

图1. BTPV-CN的分子结构以及柔性光探测器的探测率

相关研究成果以“Silicon-RivallingLarge-Area Flexible Broadband Organic Photodetectors”为题发表在Advanced Materials上，其中通讯作者为段春晖教授，第一作者为华南理工大学博士生王晔晔、杨明群，以及浙江大学博士生李雨阳。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省科学技术厅、中国博士后科学基金博士后资助等科研项目的资助。

原文链接：http://doi.org/10.1002/adma.202516087