Page 29 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 李小龙，等: 酞菁类化合物在有机光电探测领域的研究进展 ·1315·

3.1.3 非平面夹心型金属酞菁化合物 NdPc 2 的厚度对器件的光电性能有着重要影响，在
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钕酞菁（NdPc 2 ）是一种稀土金属酞菁化合物， NdPc 2 层厚度为 30 nm 时获得了 4.46×10 Jones 的最
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其分子结构为非平面夹心型（如图 7），在 500~900 nm 大 D ，在 NdPc 2 层厚度为 10 nm 时，获得 0.06 A/W
具有良好的光学吸收。与其他分子结构的金属酞菁 的最大 R 和 17%的最大 EQE。结果表明，利用基于
化合物相比，非平面夹心型金属酞菁化合物在 OPDs NdPc 2 和 C 60 异质结中的激基复合物吸收是实现近
中的应用研究较少。NdPc 2 作为一种典型的电子给 红外光学二极管的一条有前景的途径。
体材料，可以与电子受体材料复合构筑异质结用于 表 1 列举了部分金属酞菁化合物作为光活性层
OPDs 的光活性层。LV 等 [63] 制备了基于 NdPc 2 /C 60 在 OPDs 中的性能参数。
为光活性层的平面异质结近红外 OPDs，研究发现，

表 1 金属酞菁光电探测器关键参数的比较
Table 1 Comparison of key parameters of metal phthalocyanine photodetectors
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酞菁 器件结构 R/(A/W) EQE/% D /Jones τ r/τ f λ/nm 文献
CuPc c 级蓝宝石衬底/CuPc/Au 0.06 11 — 2.20/0.29 s 650 [13]
CuPc ITO/CuPc/C 60/Al 0.094 — 4.5×10 11 — 800 [45]
CuPc SiO 2/Si/2D MoS 2/CuPc/Au 3.0×10 3 483 2.0×10 10 436/825 μs 480 [48]
CuPc 云母/Bi 2Te 3/CuPc/Au 23.54 4503 1.85×10 1.42/1.98 ms 605 [51]
10
ZnPc ITO/MoO 3/C 60/ZnPc/C 60/TPBi/Al 0.28 55 6.3×10 12 — 635 [46]
ZnPc Si/SiO 2/MoS 2/ZnPc/Au 430 — 1.0×10 11 100/10 ms 532 [49]
12
SnPc Si/SiO 2/MAPbI 3/SnPc/Au&Au 0.6658 204.22 6.45×10 0.39/0.53 ms 405 [50]
PbPc Glass/Cr/Ag/C 60/PbPc/HATCN/IZO 0.0358 4.4 — — 960 [14]
PbPc 云母/Bi 2Te 3/PbPc/Au 13.42 4534 1.85×10 1.75/2.33 ms 605 [51]
10
PbPc 钙钛矿/玻璃/ITO/CuPc/C 60/PbPc/C 60/BCP/Al 1.09 167 2.83×10 11 14.4/32 μs 808 [52]
PbPc ITO/C 60/PbPc/C 60/PbPc/HATCN/IZO 0.244 31.1 1.36×10 11 — 970 [53]
Y-TiOPc 玻璃/ITO/Y-TiOPc/m-TPD/Al 2227 354200 3.1×10 14 — 780 [57]
VOPc ITO/ZNR/VOPc/MoO 3/Al 16.28 — — — — [58]
ClAlPc Si/SiO 2/OTS/C 60/AlClPc/Au 94.4 26066 1.5×10 13 0.23/0.38 ms 450 [59]
13
ClAlPc ITO/TAPC/MoO 3/ClAlPc/C 70/BPhen/Ag 0.439 74.6 4.14×10 2.13/0.77 μs 730 [61]
ClInPc ITO/MoO 3/ClInPc/C 60/Al — 80 3.3×10 12 — — [62]
ITO/NdPc 2/C 60/BCP/Al 0.06 17 4.46×10 9 — 808 [63]
NdPc 2
注：“—”代表原文中未给出数据；HATCN 为 2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲；IZO 为氧化铟锌；BCP 为 2,9-
二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲；TPBi 为 1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯；TAPC 为 4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]；
BPhen 为 4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲；OTS 为 2-氨基甲苯-5-磺酸。

3.2 无金属酞菁化合物 在不同的强度下，正向电流高于反向电流，这
与金属酞菁化合物相比，无金属酞菁化合物 表明二极管的成功制造。研究表明，CuPc/H 2 Pc 体
（H 2 Pc）作为光活性层在 OPDs 中的应用研究较少。 异质结光活性层在 200~800 nm 范围内均具有良好
主要原因是 H 2 Pc 分子结构种类较为单一，与酞菁环 的光吸收，尤其是提高了 400 nm 以下的紫外吸收，
内空腔氮原子相连接的是两个氢原子而不是配位金 该 OPDs 的光敏性与〔聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧
属原子，而酞菁环内与氮原子配位的金属原子种类 基)-1,4-苯撑乙烯撑]（MEH-PPV）/C 60 〕基 OPDs 相
对酞菁类化合物的光电性能有着重要影响，因此基 当，光响应度为 0.012 A/W，暗电流仅为 100 nA。
于无金属酞菁为光活性层的 OPDs 光电探测性能通 3.3 取代酞菁化合物
常比基于金属酞菁化合物的要差，这是限制其在 带取代基的酞菁是酞菁类化合物大家族中重要
OPDs 中应用的主要原因。目前，无金属酞菁化合物 的一类，通过对金属酞菁或无金属酞菁分子进行取
都是以与其他材料构筑异质结的形式来制备 OPDs， 代基修饰，不仅能够解决非取代酞菁化合物在普通
以期与异质结的另一组分实现共敏化提高 OPDs 的 溶剂中溶解性较差的缺点，还能提高非取代酞菁化
光电探测性能。FAROOQ 等 [64] 通过引入 CuPc 与 合物的光电吸收性能 [65] 。如在酞菁外环上引入烷氧
H 2 Pc 构建体异质结光电探测器（图 10a），其中 CuPc 基等亲脂基团或磺酸基等亲水性基团可以分别提高
与 H 2 Pc 能级分布如图 10b 所示。 酞菁在有机溶剂和水中的溶解度，在酞菁外环上引