电子科技大学陶斯禄等《AFM》：突破响应率瓶颈！石墨烯/有机近红外光电晶体管

近红外光电探测器(NIR-PD)在生物医学监测、夜视和生物成像等近红外光探测和应用中发挥着关键作用。与传统无机材料相比，有机半导体具有带隙可调、易于制备和溶液法制备等独特优点。目前工作于近红外区域的二极管结构的有机pd已有报道，且具备大面积、柔性等有点，但由于内部增益机制的缺乏，响应率(R)通常低于1 A W-1。使得其应用时通常需要外部电路（如放大器）以确保信号的完整性和质量，尤其是在弱光检测场景。大大增加了实际应用时的复杂性。

近日，电子科技大学陶斯禄、王军等人合作，设计制备了一种溶液法处理的石墨烯/有机近红外光电晶体管，成功地突破响应率瓶颈，获得了高达6.1×106 A W-1的响应率，将石墨烯/有机光电晶体管的特性提高到了更高的水平，超越了灵敏度的极限，为开发多功能器件开辟了新的途径。该研究以“Photomemory and Pulse Monitoring Featured Solution-Processed Near-Infrared Graphene/Organic Phototransistor with Detectivity of 2.4 × 1013 Jones”发表在《Advanced Functional Materials》上。

文章亮点：

1、创造性地在石墨烯通道上引入ZnO电子提取层，并采用有机三元体异质结作为光敏层，使光响应谱大幅度扩展至近红外区(760-1100 nm)，增加了电子给体和电子受体之间的界面面积，克服了单一有机材料中有限的光响应谱和平面异质结体系中激子解离效率低的问题。

2、ZnO电子萃取层对阻断载流子复合过程至关重要，大大降低了器件的能量损失。

3、器件显示出高达6.1×106 A W-1的响应率和超过2.4×1013 Jones（850 nm处）的探测率。且具有相当优异的近红外弱光探测能力，即使在1.75 nW cm-2的极低功率下也能产生光响应。

4、由于ZnO的HOMO能级(7.80 eV)建立了强空穴阻挡效应，在深空穴掺杂石墨烯条件下，该器件可切换为电擦除记忆体，持续时间超过1000 s。

近红外石墨烯/有机光电晶体管设计