Page 22 - 《精细化工》2022年第7期
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·1308· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
越多的科学研究者的青睐和重视。 云分布相当均匀，以致分子中的 4 个苯环几乎不会
OPDs 器件结构按入射光与载流子迁移方向之 发生变形，各 C—H 键的键长几乎相等。中心氮原
间的角度可分为垂直结构（0°或 180°，图 1a）和水 子具有碱性，可以接受两个质子生成二价正离子，
平结构（90°，图 1b）。在两种器件结构中，光活性 中心的 N—H 键具有酸性，使用强碱会使其失去两
层作为核心功能层，其中的光敏材料的组成、结构 个质子生成二价负离子。
和电子性质将直接影响器件的光电探测性能。酞菁
类化合物由于具有低毒、光热稳定性好、载流子生
成效率和迁移速率高等优点而作为性能优异的有机
[4]
光敏材料 ，是目前有机光电探测领域的研究热点
之一。
图 1 OPDs 结构示意图
Fig. 1 Schematic diagram of organic photodetector structure
本文综述了酞菁化合物的结构和性质、OPDs
的原理以及酞菁类化合物在有机光电探测领域的研
究进展，最后对酞菁类化合物在有机光电探测领域
存在的问题及未来的发展方向进行了展望。
图 2 酞菁类化合物的结构示意图
Fig. 2 Schematic diagram of structure of phthalocyanine
1 酞菁类化合物 compounds
酞菁化合物的产生起源于 1907 年的一次偶然 1.2 酞菁类化合物的性质
[5]
事件，BRAUN 等 在研究邻氰基苯甲酰胺化学性质 酞菁类化合物刚性共面的分子主体结构、环周
时，意外地合成出深蓝色的酞菁化合物。直到 20 世 围丰富的取代位点以及环内空腔的强金属配位能力
纪 30 年代，酞菁类化合物才逐渐被人们所认知 [6-7] 。 等特征赋予了酞菁类化合物许多优异的物理化学性
最初，酞菁类化合物多用于与颜料和染料相关的着 质，如窄而可调的光学带隙、良好的光热稳定性和
色领域。随着现代高新技术的发展，由于独特的光 化学稳定性 [21-24] 。
物理和光化学性质，酞菁类化合物的应用研究领域 研究发现，根据酞菁类化合物中心金属离子、
逐渐由传统的印染行业向高新技术领域转变 [8-9] 。 晶体结构以及颗粒大小的不同，酞菁化合物的固体
1.1 酞菁类化合物的结构 颜色也会发生变化。酞菁类化合物一般具有两个吸
酞菁类化合物的分子结构如图 2 所示，其可以看 收带，一个在 300~400 nm 的近紫外区域（S 带），
作是四氮杂卟啉的衍生物，分子直径约为 1.4 nm [10] ， 另一个在 600~900 nm 可见光区域（Q 带） [25] 。这两
中心对角 N—N 的原子间距约为 0.4 nm [11] ，环内有 个吸收带分别对应于电子从基态跃迁到第二激发单
一个直径约为 0.27 nm 的空腔，能够与绝大多数金 重态 S 2 和第一激发单重态 S 1 [26] 。
属及过渡金属配位 [12-13] 。酞菁分子周边 4 个苯环上 由于酞菁类化合物具有近乎平面的分子结构，
共有 16 个氢原子，这些氢原子能够被多种原子或基 其晶体中相邻分子间的相互作用力很弱，这种弱相
团取代，因此会衍生出各种不同的酞菁衍生物。截 互作用使不同的分子堆积方式具有相近的分子作用
至目前，科学家已合成 5000 多种不同结构的酞菁类 能，分子堆积方式的变化使得酞菁类化合物具有同
化合物 [14-18] 。 质多晶的性质。如图 3 所示，酞菁铜（CuPc）主要
酞菁类化合物按照结构可分为无金属酞菁（图 有 α-、β-、γ-、ε-型 4 种晶型，酞菁氧钛（TiOPc）
2a）、金属酞菁（图 2b）和取代酞菁（图 2c）。无论 主要有 α-、β-和 Y-型 3 种晶型。此外，酞菁类化合
哪种结构的酞菁类化合物，其均为 18π 电子芳香性 物独特的结构还使其具有耐光、耐酸、耐碱和耐溶
的共轭大环四吡咯化合物 [19-20] ，整个酞菁环上电子 剂等特性 [27-28] 。酞菁类化合物的热分解温度通常在
