科研学术

近日，光电科学与工程学院蒋亚东教授团队在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Organic photodiodes with bias-switchable photomultiplication and photovoltaic modes”的研究论文。这项研究通过热诱导界面结构陷阱和载流子阻挡层的协同作用，实现了具有可偏压切换的光电倍增/光伏双工作模式光电二极管器件，解决了传统单模器件在强/弱光探测中存在的高功耗/低响应问题。

有机光电二极管在正偏压下具有高暗电流，因此器件通常在反偏压下以光伏模式工作，外量子效率限制在100%以内。在探测微弱光信号时，需要前置放大电路或增加积分时间来实现电信号的有效采集。近年来陆续报道的具有信号放大功能的有机光电倍增器件响应速度慢、功耗高（工作电压高），在探测强光信号时存在散热难、易击穿等问题。

该研究通过在有机活性层上、下界面引入结构陷阱，在正向偏压下产生光电倍增效应，并通过引入载流子阻挡层来抑制反偏压下的隧穿电子注入，最终实现了可偏压切换的双工作模式。器件可在正/反偏压下分别以光电倍增和光伏模式工作，且器件在两种模式下均具有高比探测率和快响应速度。根据入射光强度选择工作模式，可使光电流稳定在一个相对平衡的水平，减少信号处理复杂度。该研究策略和工作机制在多种有机材料体系中均得到验证，具有普适性，对多模式有机光电探测器研发具有重要意义。

光电科学与工程学院2018级直博生刘青霞为论文第一作者，太惠玲教授和王洋副教授为共同通讯作者，电子科技大学为论文唯一通讯单位。这项工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金以及四川省科技计划项目等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42742-0