实验室段春晖教授团队：基于n-型小分子半导体的短波红外有机光探测器

短波红外光（1-3 μm）具有独特的大气穿透能力，在夜视、遥感、自动驾驶等领域应用广泛。然而，传统无机探测器面临工艺复杂、成本高昂、机械刚性等瓶颈。有机半导体材料凭借其柔性、轻量及溶液加工优势成为新兴替代方案，其中n-型小分子因结构明确、高结晶性、优异电子传输和低缺陷态等特性，展现出突出的发展潜力。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室段春晖教授课题组受邀在MaterialsHorizons上发表综述，系统总结基于n-型小分子半导体的短波红外有机光探测器研究进展，重点探讨窄带隙材料的设计策略与性能提升路径。

针对短波红外有机光探测材料稀缺、非辐射复合严重、暗电流过高等关键难题，作者从材料设计与器件优化两个层面系统阐述了性能提升路径。在材料设计方面，作者聚焦窄化带隙这一核心目标，围绕分子内电荷转移强化和醌式结构引入两条主线展开讨论：前者通过构筑强给/吸电子单元有效降低带隙，后者则借助醌式共振效应扩展吸收，并利用刚性骨架抑制振动损耗减少非辐射复合。在此策略下，分子设计呈现多条技术路线并行发展的格局：早期以A-D-A型稠环分子为代表，随后发展的A-DA'D-A型和A-π-A'-π-A型等部分稠合或非稠合结构实现了带隙进一步收窄与器件效率的协同提升。在器件工程方面，作者从活性层形貌调控、界面修饰和光学管理三个维度，系统评估了优化激子解离、抑制暗电流和增强光吸收的有效策略。此外，垂直成分梯度器件等创新结构为光谱选择性探测提供了新思路。在此基础上，作者进一步综述了有机短波红外光探测技术在生物传感、光谱分析、成像系统、光通信等领域的应用探索。最后，作者指出，尽管有机短波红外光探测技术已取得重要突破，未来仍需进一步降低暗电流、提升稳定性并拓展响应波段，推动该技术向高性能、低成本和实用化方向迈进。

图1. 短波红外有机光探测器的挑战与研究进展

相关研究成果以“Short-waveinfrared organic photodetectors based on n-type small molecular semiconductors”为题发表在Materials Horizons上，其中通讯作者为段春晖教授，第一作者为尹冰艳博士。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和中国博士后科学基金等科研项目的资助。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2026/MH/D5MH01667C