具有分立光生激子产生沟道的有机光敏场效应管研究

光生激子和场效应电流是光敏有机场效应管(photo-OFET)的工作基础。有机半导体材料具有激子产生量子效率高、种类多、结构可修饰等优点，而高迁移率材料稀少是其最大缺点。在现有的photo-OFET中，光生激子和场效应电流传输发生在同一有机半导体中，要求材料不仅在待探测波长区域具有很高光生激子量子效率，而且具有高的迁移率。由于同时满足这两个条件的材料非常难，使得poto-OFET的性能难以进一步提高。本项目提出具有分立激子产生沟道的光敏有机场效应管的全新思想，将光生激子产生和电流传输巧妙地分开，分别由两个独立的由不同材料组成的有机半导体沟道来完成。场效应电流传输在高迁移率的载流子输运沟道进行，而光生激子则在高量子效率的激子产生沟道产生。这极大地提高了材料选择的灵活性,为器件性能的全面提高开辟了全新的视野。我们相信，本项目的顺利实施必将对photo-OFET的研究推向一个全新的高度。

本项目提出具有分立光生激子产生沟道的有机光敏场效应管(photo-OFET)，这种新型的器件结构可以有效的改善现有photo-OFET器件迁移率低，激子离解效率不高的不足。使用高迁移率有机半导体材料做底层载流子传输层，高量子效率的光敏材料做上层激子产生层，上下层组成异质结结构更有利于光生激子在界面的离解。项目已完成平面异质结、混合平面-体异质结结构的具有分立光生激子产生沟道的photo-OFET制备，优越的特性表明了这种器件结构设计的合理性。基于项目资金的资助，合成了纯度较高的酞菁类有机光敏半导体材料；完成了部分有机半导体器件的数值分析，如：太阳能电池的数值计算，有机场效应管的数值计算，载流子输运特性研究等；制备了高光响应度的并五苯沟道photo-OFET；研究了基于酞菁铅的双极性光敏场效应管；设计制备了混合平面-体异质结结构高量子效率，高光响应度，高光暗电流比的分立激子产生沟道photo-OFET等。已获得的研究成果较好的完成了项目预期计划。项目结束后，关于photo-OFET的器件结构设计和数值分析研究将继续进行。