Page 26 - 《精细化工》2022年第7期
P. 26
·1312· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
11
800~1100 nm 的近红外区域，并且在 0 V 偏压下仍 性能，在 800 nm 的近红外比探测率为 4.5×10
具有良好的光电流响应，表现出良好的自驱动探测 Jones，光响应度为 0.094 A/W。
图 7 OPDs 中常用的金属酞菁化合物
Fig. 7 Metal phthalocyanine compounds commonly used in OPDs
在高频探测和图像传感领域，高灵敏度的 OPDs 高 OPDs 的光响应度。XU 等 [48] 采用热蒸发法将 CuPc
应当具有尽可能低的暗电流。WANG 等 [13] 采用多点 薄膜与金电极热堆叠至单层二维 MoS 2 上，构建了
滴铸法制备了 CuPc 薄膜作为 OPDs 的光活性层，该 一种高性能的二维 CuPc/MoS 2 光电探测器，器件结
方法可以解决非取代酞菁类化合物自身溶解度低、 构如图 8a 所示，该独特的器件结构使金电极分别与
分散性较差的问题，从相对较稀的溶液中直接制备 CuPc 薄膜和单层二维 MoS 2 直接接触，能够有效地
高质量酞菁薄膜，为溶解性较差的非取代酞菁类化 分别在 CuPc 薄膜和单层二维 MoS 2 中收 集
合物制备高质量光活性层薄膜提供了新方法，并且 CuPc/MoS 2 异质结界面分离产生的自由空穴和自由
3
制备的 OPDs 具有较好的光响应度（60 mA/W）和 电子，该 OPDs 表现出 3.0×10 A/W 的超高光响应
10
极低的暗电流（1 nA）。DÖRING 等 [46] 采用多步真 度、2.0×10 Jones 的比探测率、483%的较高外部量
空沉积技术制备了基于酞菁锌（ZnPc）和 C 60 体异 子效率以及 436 μs 的超快响应速率（图 8b~d）。与
质结为光活性层的 OPDs，与普通溶剂法制膜工艺相 此同时，所构建的 CuPc/MoS 2 异质结能够显著地抑
比，多步真空沉积法更易实现薄膜的可控制备，减 制器件的暗电流，比纯单层二硫化钼低两个数量级
少缺陷的形成，提高薄膜质量。高质量的薄膜导致 以上。该研究为构建高性能酞菁类化合物/二维金属
2
该 OPDs 在 635 nm 处的暗电流密度低至 6 nA/cm ， 硫化物异质结光活性材料的发展奠定了重要理论基
12
比探测率和 光响应度分 别为 6.3×10 Jones 和 础。HUANG 等 [49] 通过利用基于表面组装 ZnPc 分子
0.28 A/W，此外该器件不仅对强度微弱的光信号具 的电荷转移界面，在单层 MoS 2 中实现了超快光响
有良好的光电响应特性，而且对 1 MHz 635 nm 的高 应。所构建的 MoS 2 /ZnPc 范德华界面能够使光生空
频脉冲光信号表现出优异的检出性能。虽然，通过 穴立即与 ZnPc 分子分离，远离 MoS 2 和介质界面中
提高光活性层薄膜质量得到的 OPDs 具有极低的暗 的陷阱，从而有效地抑制了 MoS 2 中的持续光电导
电流，但是上述 OPDs 的光响应度却普遍偏低，而 效应（PPC）现象和介电界面。与单纯的 MoS 2 器件
根据半导体理论分析，光响应度较低通常是由于光 相比，该器件的光响应速度提高了 3 个数量级。
照时产生——分离得到的自由电子和空穴数量较少
导致的。因此，构建高光生电子-空穴对分离效率的
异质结、优化器件各层的组成结构、改进光活性层
薄膜制备工艺等方法是提高该结构器件光响应度的
重要策略。
MoS 2 是二维过渡金属硫化物中的明星材料，其
2
电子迁移速率高达 200 cm /(V·s) [47] ，具有理想的能
量偏移激子解离特性，能在异质结界面迅速地将光
生电子-空穴对分离，从而产生自由电子和空穴，提
