Page 31 - 《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 ·1317·

可见光。其光电探测器光响应度为 0.23 A/W，快速响 表 2 列举了部分取代酞菁化合物作为光活层
应时间为 350 ms，对光传感应用具有相当大的实用 OPDs 中的性能参数。
价值。

表 2 取代酞菁光电探测器关键参数的比较
Table 2 Comparison of key parameters of substituted phthalocyanine photodetectors
*
酞菁 器件结构 R/(A/W) EQE/% D /Jones τ r/τ f λ/nm 文献
F 16CuPc ITO/CuPc/F 16CuPc/LiF/Al — 9.22 5.2×10 10 80 ns 808 [68]
F 16CuPc ITO/PEDOT∶PSS/并五苯/F 16CuPc/Al 2.9×10 –3 0.45 1.49×10 10 410/420 ms 790 [69]

OSnNcCl 2 ITO/PEDOT/OSnNcCl 2/BCP/Ca — 1000 — — 1000 [17]
ZnMe 8Pc — 1.33×10 –2 — — — 750 [16]
VTP ITO/PEDOT∶PSS/VTP/PC 71BM/Al 2.3×10 –1 — — 350 ms 650 [70]
注：“—”代表原文中未给出数据；PEDOT∶PSS 为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸)。

无金属酞菁和金属酞菁生产工艺简单、溶剂绿 外，目前关于酞菁类化合物的研究仍集中在可见-
色、可回收且环境污染小，适合工业化生产，是近 近红外短波区域，有关近红外长波区域至中远红外
年来被广泛用于精细化工生产的一类经典大环配合 波段的研究较少，进一步拓宽其光谱响应范围、扩
物。鉴于无金属酞菁和金属酞菁在普通溶剂中的溶 展适用领域是将来的重点研究方向。相信随着化学
解性较差问题，对金属酞菁或无金属酞菁分子进行 化工、半导体物理和薄膜制备技术等科学的不断交
取代基修饰可以提高酞菁在有机溶剂和水中的溶解 叉融合，上述问题一定能够被共同解决，更多大面
度，但取代类酞菁化合物因分子结构复杂，目前仍 积、低成本和高性能酞菁类化合物基 OPDs 一定能
存在合成步骤复杂、产率低等问题，是制约其工业 够被批量制备并逐渐进入航空、军事、医疗以及工
化生产的主要问题。 业等各种应用技术领域。

4 结束语与展望 参考文献：
[1] BENAVIDES C M, RECHBERGER S, SPIECKER E, et al.
酞菁类化合物作为一类重要的战略性先进电子 Improving spray coated organic photodetectors performance by using
1,8-diiodooctane as processing additive[J]. Organic Electronics,
材料，对其结构、组成和电子性质的不断优化对推
2017, 54: 21-26.
动中国新一代信息半导体技术的发展具有重要的作 [2] KIELAR M, DAANOUNE M, FRANÇOIS-MARTIN O, et al.
用。OPDs 因其制备成本低、易于大面积加工制备、 Insights into the failure mechanisms of organic photodetectors[J].
Advanced Electronic Materials, 2018, 4(2): 1700526.
可兼容/集成性好等优点在国民生产、生活及现代信 [3] ZHANG L, PASTHUKOVA N, YAO Y F, et al. Self-suspended
息技术领域中有着广泛的应用。 nanomesh scaffold for ultrafast flexible photodetectors based on
organic semiconducting crystals[J]. Advanced Materials, 2018, 30(28):
本文重点分析并总结了优化提高 OPDs 光电探
1801181.
测性能的新方法和新手段，为解决目前存在的挑战 [4] MELVILLE O A, LESSARD B H, BENDER T P. Phthalocyanine-
提供了一些思路，如：（1）通过构筑 p-n 型异质结 based organic thin-film transistors: A review of recent advances[J].
ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7(24): 13105-13118.
和新型拓扑绝缘体异质结等提高光生载流子的分离
[5] BRAUN A, TCHERNIAC J. The products of the action of
效率，从而提高 OPDs 的光响应度和外部量子效率； acet-anhydride on phthalamide[J]. Ber Dtsch Chem Ges, 1907, 40(2):
（2）通过改善薄膜质量和对电极进行物理/化学修 2709-2714.
[6] KADISH K M, SMITH K M, GUILARD R. The porphyrin
饰等降低器件暗电流，从而提高 OPDs 的比探测率； handbook, Volume 17: Phthalocyanines: Properties and materials[M].
（3）通过对酞菁化合物进行取代基修饰、改变酞菁 Jordan Hill, Oxford: Academic Press, 2003.
[7] SHEN Y J (沈永嘉). Synthesis and application of phthalocyanine
环内配位金属原子种类、将其与紫外光响应半导体
[M]. Beijing: Chemical Industry Press (化学工业出版社), 2000.
构筑异质结等提高器件光响应范围，从而将 OPDs [8] SEVIM A M, YENILMEZ H Y, AYDEMIR M, et al. Synthesis,
探测波长从近红外-可见区域拓展至紫外光区域。 electrochemical spectroelectro chemical properties of novel
phthalocyanine complexes of manganese, titanium and indium[J].
虽然，目前基于不同组成结构酞菁化合物为光 Electrochimica Acta, 2014, 137(8): 602-615.
活性层的 OPDs 已取得长足的发展，但要实现 OPDs [9] CHAI F L (柴凤兰), ZHAO K L (赵开楼), ZHANG F (张帆).
暗电流和响应时间降低的同时，提高光电流、光响 Application research progress of metal phthalocyanine compounds
[J]. Contemporary Chemical Industry (当代化工), 2017, 46(1):
应度、外部量子效率和比探测率等特性指标还面临 165-172.
诸多困难和挑战，需要一定的时间来发展优化。此 [10] BARLOW D E, HIPPS K W. A scanning tunneling microscopy and