Systematic Optical Design of Constituting Layers to Realize High‐Performance Red‐Selective Thin‐Film Organic Photodiodes

材料科学 光电二极管 光电子学 异质结 氧化铟锡 吸收(声学) 暗电流 光活性层 薄膜 接受者 光学 光电探测器 聚合物太阳能电池 纳米技术 能量转换效率 物理 凝聚态物理 复合材料
作者
Seongwon Yoon,Chang Woo Koh,Han Young Woo,Dae Sung Chung
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:6 (4) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/adom.201701085
摘要

Abstract A high‐performance red‐selective thin‐film organic photodiode (OPD) is designed. Dual‐band absorbing poly[(2,5‐bis(2‐hexyldecyloxy)phenylene)‐alt‐(5,6‐difluoro‐4,7‐di(thiophen‐2‐yl)benzo[c][1,2,5]‐thiadiazole)] (PPDT2FBT) is introduced as the photoactive donor layer of a planar heterojunction OPD in conjunction with a sol–gel synthesized ZnO acceptor layer. The active layer thickness is systematically controlled to suppress band II absorption (λ max = 420 nm) of PPDT2FBT without sacrificing band I absorption (λ max = 650 nm). The optimal PPDT2FBT thickness is 320 nm to realize red‐selective absorption while maintaining the low dark current density of the OPD (predicted by optical simulation conducted using the transfer matrix method). In addition, the introduction of ZnO (with a strategically determined thickness) as an acceptor layer in front of PPDT2FBT in an illumination pathway enables further suppression of band II absorption because of the blue color filter effect. Consequently, the resulting OPD with a device architecture of indium tin oxide/ZnO/PPDT2FBT/MoO 3 /Ag shows an outstanding red‐selective photodiode performance with peak detectivity up to 3.04 × 10 12 Jones and a high linear dynamic range of 116 dB.
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