有机光传感器器件性能提升3倍研究成果发表于《Nature》子刊
国立釜庆大学教授 Park Songi 揭示用于高性能有机光传感器器件的有机半导体特性
有研究结果显示，作为下一代图像传感器而备受关注的有机光传感器器件，其性能有望在现有水平基础上提升3倍以上，引发关注。
国立釜庆大学物理学系教授 Park Songi 近日在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）发表论文，公布了一项研究结果：阐明了一种有机半导体材料特性，可在提升有机光传感器器件光探测度（Detectivity）的同时，简化工艺流程。
光传感器是一种将光转换为电信号的电子器件。除相机图像传感器外，还被应用于智能手表等可穿戴电子设备中的健康监测传感器。其中，有机光传感器采用具有优异吸光能力、易于调控带隙以及具备物理柔性的有机半导体作为光活性层，因而作为下一代光传感器器件备受瞩目，相关研究在全球范围内正如火如荼地展开。
在本次研究中，Park Songi 教授揭示了：在光照条件下，亚酞菁类化合物 Cl6-SubPc 材料所具有的高八极矩在自由电荷生成过程中起到关键作用。
一般的有机半导体在光照时会形成被称为激子（exciton）的电子-空穴对，由于其结合能较大，在室温下难以轻易分离为自由电子和空穴。为克服这种强结合能，通常在有机光传感器中采用两类结构的光活性层：一是将两种及以上材料随机混合制成的体异质结（Bulk-heterojunction），二是将两种材料层叠而成的双层结构（平面异质结，Planar-heterojunction，以下简称 PHJ）。
根据 Park Songi 教授的研究，Cl6-SubPc 分子由于其高八极矩在薄膜内部诱导出的静电势差，会自发产生能级分离。借由这种能级差，激子可以轻易分离为自由电子和空穴。
在本研究中，研究团队以 Cl6-SubPc 作为主光活性层，以 MPTA 作为辅助光活性层和空穴传输层，制备了基于 PHJ 结构的有机光传感器器件，并对其光电特性进行了分析。结果表明，在波长为 590 nm 的光照下，器件获得了约 1013 Jones 的光探测度，其性能较此前报道的 PHJ 结构有机光传感器器件提升了3倍以上。
Park 教授表示：“如果利用像 Cl6-SubPc 这样具有高八极矩的材料，仅凭单一材料和单层结构就可以实现高性能光传感器器件，不仅能够大幅简化工艺流程，还有望加速有机光传感器的商业化进程。”
本研究的第一作者 Park Songi 教授与英国帝国理工学院（Imperial College London）及三星电子综合技术院开展了国际联合研究。
载有本研究成果的论文《Octupole moment driven free charge generation in partially chlorinated subphthalocyanine for planar heterojunction organic photodetectors》已于6月13日发表于《自然·通讯》。
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