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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 掺杂诱导的反向偏压低于1V下工作的倒置小分子有机光电二极管性能提升——迈向成像应用中与CMOS的兼容性

    摘要： 有机光电二极管（OPDs）相比传统无机光电探测器具有诸多优势，使其特别适用于成像应用。阻碍其应用的关键挑战之一在于需要与标准CMOS工艺集成。本文报道了一种与CMOS兼容的顶照式倒置小分子双层OPD，具有极低的暗漏电流。该器件采用经[6,6]-苯基C61丁酸甲酯（PCBM）阴极缓冲层（CBL）修饰的氮化钛（TiN）底电极。我们系统地证明，通过掺杂CBL可提升器件在低电压（低于1V反向偏压）下的光响应——在不影响漏电流的前提下，既增大了线性动态范围（LDR），又拓宽了光电二极管的带宽。优化后的器件在-0.5V偏压下仅呈现约6×10?1? A/cm2的暗漏电流，在500nm波长处外量子效率（EQE）达23%，计算得比探测率高达7.15×1012 cm Hz1?2/W（琼斯）。同时该器件在-0.5V偏压下线性动态范围接近140dB，带宽约400kHz。所提出的器件结构完全兼容CMOS工艺，可集成至CMOS读出电路，有望应用于高性能大规模成像阵列。

    关键词： 界面工程、掺杂、互补金属氧化物半导体、氮化钛、有机光电二极管、阴极缓冲层

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 可穿戴发光式经皮氧监测传感器

    摘要： 我们提出了一种新型可穿戴氧（O2）传感器概念，通过结合发光气体传感技术与可穿戴设备技术实现经皮氧分压（tcpO2）监测。鉴于氧在诊断各类疾病中的核心作用，其监测研究已相当深入。要全面理解正常生理及病理状态相关机制，需要从亚细胞到宏观层面量化氧的生理分布与实时动态变化。尽管具有重要的生物学和临床意义，但现有非侵入性生理环境氧定量方法仍十分有限。本研发的可穿戴传感器包含三个组件：通过碳带贴附于皮肤的发光传感薄膜、作为光源的有机发光二极管（OLED）以及作为光探测器的有机光电二极管（OPD）。所有组件均采用溶液加工工艺，并以类似绷带的平面构型集成整合。为验证性能，该可穿戴传感器测量了下臂与拇指因压力阻断导致的tcpO2变化，其结果与商用仪器测量值具有可比性。除柔性特性外，该传感器的其他优势使其有望成为低成本解决方案，实现对身体任意部位tcpO2的同步监测。

    关键词： 有机发光二极管、经皮氧监测、可穿戴传感器、发光氧传感、有机光电二极管

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 采用超低暗电流近红外有机光电二极管的高精度光电容积脉搏波阵列

    摘要： 基于有机光电二极管（OPD）阵列的反射式血氧仪通过光体积描记法（PPG）有望在大面积区域及传统传感位置之外绘制血流脉动和氧合情况图谱。本研究开发了一种基于16×16 OPD像素的有机反射式PPG阵列。单个像素展现出近红外灵敏度（最高约950 nm）及低至10?? mA cm?2量级的暗电流密度，从而产生高质量的PPG信号。对完整PPG波形的分析可获取动脉僵硬度与血液循环质量信息，这表明此类阵列在脉搏血氧测定和心率计算之外具有更广阔的应用潜力。

    关键词： 光电容积描记法、有机光电二极管、体异质结、心跳、脉搏血氧测定法

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 双功能标准具-电极实现高性能无滤光片图像传感器

    摘要： 基于对可见光具有高吸收系数的有机半导体，有机光电二极管（OPDs）正成为图像传感器中替代硅光电二极管的潜在候选者，尤其因其可实现薄型化并省去滤色片——这两点都能显著提升图像传感器的集成度。尽管经过多年研究，目前尚未开发出能在保持薄型化（<1μm）OPD厚度的同时，兼具足够高探测率（>1012 cm?Hz0.5/W）并实现颜色选择性的技术。为解决这一问题，我们提出了"标准具电极"概念，该结构既能发挥电极功能，又可选择性透射特定波长。通过精心设计的OPD架构（包含标准具电极、全色有机活性层及对电极），根据标准具电极厚度组合的精确调控，展现出明确的窄带红/绿/蓝选择性探测光谱。所有红/绿/蓝选择性OPD在保持电极、活性层及其他缓冲层总厚度不足800nm的同时，均实现了超过1012 cm?Hz0.5/W的高平均探测率。此外，标准具电极赋予的颜色选择性特性使全彩图案化更简便，由此制成了像素间距500μm的10×10图像传感器原型，成功呈现了精准的全彩图像。

    关键词： 高探测率、有机光电二极管、标准具电极、全彩成像、无滤色片、图像传感器、波长选择性

    更新于2025-09-24 08:04:39

  • 采用印刷有机光电探测器的高分辨率薄膜指纹传感器

    摘要： 近年来，有机光电探测器（OPDs）因在大面积光传感应用中的潜力而备受关注。本文报道了高分辨率狭缝涂布工艺制备的大面积体异质结有机光电二极管（OPD）阵列。该器件采用新型电子传输层——氧化铟镓锌与氧化钼顶电极的组合，有效将-2V偏压下的暗电流密度降至≈10?7 mA cm?2的极低水平。在反向偏压条件下，该OPD展现出宽范围光强下的线性响应特性及高探测率。将其涂覆于508 ppi TFT背板上，实现了具备反射式成像能力的高质量光学指纹扫描仪。通过表征该指纹传感器的光电性能，成功获取了高分辨率指纹图像。

    关键词： 有机光电二极管、指纹传感器、体异质结、有机光探测器、生物识别传感器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 环境光下使用有机光电子学的脉搏血氧测量

    摘要： 氧合血与脱氧血在可见光及近红外光谱范围内的吸光度存在显著差异。脉搏血氧仪采用两种不同波长的光线来测量血液氧饱和度SpO2。目前血氧仪使用的发光二极管(LED)需要额外驱动组件，这会增加传感器的整体体积。本研究展示了一种环境光血氧仪(ALO)，该设备能利用各类环境光源测量光电容积脉搏波信号和SpO2，无需使用LED。通过将光谱滤光片与有机光电二极管结合，制成的ALO在绿光(525 nm)、红光(610 nm)和近红外光(740 nm)波长处具有灵敏度峰值。最终，这款可穿戴ALO在不同室内外光照条件下测量食指的光电容积脉搏波信号和SpO2，其测量结果在正常及缺血状态下均与商用脉搏血氧仪的测量值相互验证。

    关键词： 光电容积描记术、有机光电二极管、血氧仪、柔性电子器件、可穿戴传感器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于光捕获系统的近红外有机光电材料：有机光伏与有机光电二极管

    摘要： 有机光电材料的内在优势赋予了包括有机光伏器件（OPVs）和有机光电二极管（OPDs）在内的光捕获系统多重优势——低成本制造、轻量化、柔韧性以及适用于大面积制备，使其成为无机材料的极具竞争力的替代品。其中，近红外（NIR）有机光电材料占据特殊地位，已成为学界与工业界广泛研究的焦点。将NIR材料引入OPVs可扩展吸收光谱范围，从而增强器件的光子捕获能力，因此这类材料被广泛应用于构建单结或叠层结构的半透明太阳能电池。NIR光电二极管在智能电子设备?？亍⒒?生物传感、环境监测、光通信等工业、军事及科研领域具有巨大潜力。这些实际与潜在应用推动了NIR光电材料的发展，进而促进了光捕获系统的创新。本综述总结了NIR光电材料的常见分子设计策略，并列举了其在OPVs和OPDs中的应用。

    关键词： 有机光电二极管、近红外、有机光电子材料、有机光伏

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 一种用于近红外传感的高性能溶液加工有机光电探测器

    摘要： 对近红外（NIR）光的高灵敏度检测在科研和工业领域具有重要应用价值。当前有机光电探测器普遍存在NIR灵敏度不足的问题，这主要源于吸收边截止过早、响应度低和/或偏置条件下的暗电流/噪声电流过大。本研究展示了一种基于新型超窄带隙非富勒烯受体CO1-4Cl的有机光电探测器，在NIR光谱区（920-960 nm）实现了超过0.5 A W?1的卓越响应度，该数值为有机光电二极管中的最高水平。通过有效延迟空间电荷限制电流的起始点并抑制分流漏电流，优化后的器件在高达1010 nm的NIR光谱区展现出约1012琼斯量级的优异比探测率，接近商用硅光电二极管的性能。该探测器还可集成于光电容积描记技术中实现实时心率监测，显示出实际应用的潜力。

    关键词： 高响应度、体异质结、光电探测器、有机光电二极管、近红外

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 高度柔性且可溶液加工的有机光电二极管及其在光学发光氧气传感器中的应用

    摘要： 我们展示了一种基于聚(3-己基噻吩-2,5-二基)与1-(3-甲氧羰基)丙基-1-苯基[6,6]C61(P3HT:PCBM)共混物的体异质结(BHJ)结构、溶液法制备的柔性有机光电二极管(f-OPD)。采用掺杂碳酸铯的乙氧基化聚乙烯亚胺(d-PEIE)作为电子传输层(ETL)材料，显著提升了f-OPD的电子注入性能。与传统ETL材料(如Cs2CO3)的f-OPD相比，基于d-PEIE的f-OPD外量子效率(EQE)大幅提升。分析结果表明，d-PEIE降低了阴极功函数，从而促进了电子从活性层(AL)向f-OPD阴极的高效注入。此外，在5mm弯曲半径下经历10,000次拉伸弯曲循环后，基于d-PEIE的f-OPD归一化暗电流变化(ID/ID0)仍保持在90%以上，展现出优异的器件弯曲稳定性。最终成功制备了由光致发光氧(O2)传感薄膜、光源和f-OPD组成的基于f-OPD的发光氧(O2)传感器。与采用传统ETL材料f-OPD的氧传感器相比，基于d-PEIE的f-OPD氧传感器显示出与氧浓度相关的最高光电流和氧灵敏度。

    关键词： 有机光电二极管，电子传输层，碳酸铯，乙氧基化聚乙烯亚胺

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于非富勒烯的高响应度及兆赫兹检测速度印刷有机光电二极管

    摘要： 数字化印刷的有机光电二极管（OPDs）因其能以全设计自由度实现单器件与多器件检测系统的低成本增材制造而备受关注。最新报道的高性能非富勒烯受体（NFAs）可满足未来应用对高工作速度、可调光谱响应及器件稳定性的关键需求。本研究首次展示了基于高性能NFA材料IDTBR与聚（3-己基噻吩）（P3HT）组合的喷墨/气溶胶喷射印刷OPDs，其光谱响应范围延伸至近红外区。这些数字印刷器件的可见光与近红外波段响应度达到创纪录的300 mA/W，可与现有硅基商用技术媲美。其截止频率超过2 MHz的快速动态响应更超越了大多数先进有机光电二极管。相较于响应度达400 mA/W、探测速度超4 MHz的参比器件，从旋涂工艺到印刷工艺的成功转化仅伴随微小性能损失。所实现的高器件性能与开发工艺的工业适用性，为NFA材料在印刷式光探测系统开发中展现出巨大潜力。

    关键词： 气溶胶喷射打印、光谱响应度、非富勒烯受体、喷墨打印、数字印刷、有机光电二极管

    更新于2025-09-10 09:29:36