Organische fototransistoren (OPT's) worden veel gebruikt in milieu-/gezondheidsmonitoring, kwantumcommunicatie, chemische/biomedische detectie, afstandsbediening, toezicht, en beeldsensoren omdat ze licht van gewicht zijn, goedkoop, zeer efficiënt en milieuvriendelijk.

Het grensvlakladingseffect is zeer cruciaal voor hooggevoelige OPT's. Conventionele gelaagde en hybride OPT's lijden aan compromissen bij het balanceren van de scheiding, vervoer, en recombinatie van fotogegenereerde ladingen.

Prof. Li Jia en Gao Yuanhong van de Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) van de Chinese Academie van Wetenschappen en hun medewerkers ontwikkelden een nieuwe hybride gelaagde architectuur om de algehele fotodetectieprestaties van organische fototransistoren te verbeteren door gelijktijdig de voordelen van de ladings- vangeffect en efficiënt vervoer van de drager. Hun bevindingen werden gepubliceerd in Geavanceerde materialen .

De structuur van de nieuwe hybride gelaagde fototransistor (HL-OPT) bestaat uit een organische halfgeleiderkanaallaag met hoge mobiliteit voor snel transport van dragers, een organische bulk heterojunctie (BHJ) fotoactieve laag, en daartussen een ultradunne anorganische tussenlaag.

Excitonen gegenereerd in de fotoactieve laag dissocieerden in elektronen en gaten bij de donor/acceptor BHJ. De gegenereerde elektronen werden gemakkelijk gevangen door de acceptoren in de buurt en er werden gaten in de kanaallaag geïnjecteerd om de dragerconcentratie te verhogen.

Er is gekozen voor een anorganische tussenlaag om de gateninjectie verder te verbeteren en elektronen te blokkeren, vervolgens onderdrukking van elektron-gat-recombinatie. Als resultaat, door de deugden van het ladingsvangeffect en het snelle vervoer van dragers te combineren, significante verbetering van de algehele fotodetectieprestaties werd bereikt met de HL-OPT.

Om mogelijke toepassingen van de hoogwaardige HL-OPT te evalueren, de onderzoekers fabriceerden de apparaten op flexibele substraten en bevestigden hun uitstekende flexibiliteit. In de tussentijd, de apparaten werden ook geïntegreerd in een eendimensionale array en demonstreerden de betrouwbaarheid van de HL-OPT in lichtgevoelige beeldvormingssystemen. "Deze succesvolle proeven maken de HL-OPT bijzonder aantrekkelijk voor toepassingen in flexibele en draagbare opto-elektronische apparaten, " zei prof. Li.

Dit werk biedt nieuwe inzichten in het ontwerp en de optimalisatie van hoogwaardige fotodetectoren, verspreid over het ultraviolette en nabij-infraroodbereik, en suggereert fundamentele onderwerpen met betrekking tot elektronische en fotonische eigenschappen van de apparaten.

"Een ander opwindend punt is dat deze organische fotodetector mogelijk kan worden gefabriceerd met behulp van printtechnieken, wat de verwerkingskosten verder zou verlagen, " zei Li. "Ik hoop dat dit werk de markt een veelbelovende oplossing voor fotodetectoren kan bieden door zowel hoge prestaties als lage kosten te combineren."