[发明专利]有机光检测器

说明书

一种有机光检测器，其包括：阳极；阴极；以及在阳极和阴极之间的光敏有机层，其中所述光敏有机层包含电子施主材料和式(I)的电子受主化合物：R¹¹和R¹²可以是例如C_1‑20烷基及其衍生物或者芳族或芳族或杂芳族基团。R¹³‑R¹⁶可以是例如H、F和C_1‑20烷基及其衍生物。R²⁰‑R²³在每次出现时独立地选自H、C_1‑20烷基和吸电子基团。每个X独立地为O、S、Se或Te。

技术领域

本公开涉及光活性化合物以及它们在有机电子器件特别是有机光检测器(photodetector)中的用途。

背景技术

包含有机半导体材料的一系列有机电子器件是已知的，包括有机发光器件、有机场效应晶体管、有机光伏(太阳能电池)器件和有机光检测器(OPD)。

Cheng等人，“Next-generation organic photovoltaics based on non-fullerene acceptors”，Nat.Photonics，2018，12，131-142公开了用于太阳能电池的非富勒烯受主。

Yao等人，“Design and Synthesis of a Low Bandgap Small MoleculeAcceptor for Efficient Polymer Solar Cells”，Adv.Mater.,2016,28,8283-8287公开了用于太阳能电池的非富勒烯受主IEICO。

OPD的缺点是存在暗电流，即在没有任何光子入射到器件上时流过器件的电流，这可能影响器件的检测极限。

因此本发明的目的是提供一种具有低暗电流的OPD。

本发明的另一目的是提供一种具有低暗电流和良好的外部量子效率(EQE)的OPD。

发明内容

下面阐述本文公开的某些实施方案的方面的概述。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些某些实施方案的简要概述，并且这些方面并不意图限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖可能未阐述的多个方面和/或方面的组合。

在许多OPD中，暗电流(对于在没有任何光子入射到OPD上时流过OPD的电流所使用的术语)会影响OPD的光子检测极限。

OPD的设计考虑不同于太阳能电池(例如有机光伏OPV)的设计考虑。尽管高功率转换效率对太阳能电池可能是重要的，但光检测器设计中的一个关键要点是降低暗电流。通过减小暗电流，可以提高比检测率。优选地，减小暗电流而不损害器件的响应度和/或EQE。另外，在大多数太阳辐照所处的波长下(例如λ＜900nm)太阳能电池通常需要相对较宽的光谱响应。另一方面，光检测器可以在特定或相对较窄的光谱带中工作，这可取决于具体的应用。例如，本文所述的OPD可适合于检测电磁光谱的NIR区域中的光，其中来自太阳的辐照被耗尽(例如，＞900或＞940nm)。

本发明人已经发现了一类受主化合物，当用作OPD中的受主化合物时，与富勒烯受主PCBM相比，这些受主化合物可以提供低的暗电流。

发明人惊奇地发现，当用作OPD中的受主化合物时，这些受主化合物跨宽的波长范围提供大于40％的EQE。

本发明人还发现，这类受主化合物可适合于检测近红外区域中的光，特别是约900-1000nm的波长。例如，已显示包含该受主化合物的OPD在约900nm至950nm之间的波长下表现出大于40％的EQE。在约940nm下，阳光被大气水分吸收，因此可以在不遮挡阳光的情况下在光源-OPD检测器设置中使用此类受主化合物来检测波长在此范围内的光。由于在这些波长下阳光在大气中的吸收，因此根据本公开的受主化合物可能不适用于OPV。