携带自旋角动量光子的圆偏振光(CPL)在圆偏振椭圆体层析成像、自旋信息光通信、基于量子的光学计算、生物学和医学等方面具有广泛的应用。为了在不使用传统波片的情况下实现小型化和集成的CPL检测应用,对检测CPL的光电子器件的需求不断增加。其中,有机场效应晶体管(OFET)是最具潜力的材料之一,因为它特殊的尖端结构可将CPL的方向和强度转换为敏感的电信号。
近日,中科院化学研究所江浪等人提出了一种架构设计策略,利用无场效应电行为的手性分子和高迁移率有机单晶形成双层供体-受体异质结,可用于高性能圆偏振光检测。
本文要点:
1)为实现高性能圆偏振光检测通常有两种测量,一是手性材料或结构的优化,二是光电探测器的架构设计,该工作在供体半导体和源极/漏极(S/D)电极之间插入一个没有FET行为的手性受体分子层,通过巧妙的结构设计,有效地提升了用于CPL检测的器件的光电流强度。
2)该结构设计的巧妙之处在于:将空穴注入p型半导体层,有效地促进了用于CPL检测器件的光电流,而电子被困在手性活性层中,形成光导电场以增强半导体的电荷传输特性。此外,该设计通过在界面处取消以手性受体作为缓冲层的结构,抑制半导体/介电层界面缺陷,降低了器件的电流衰减。
Danlei Zhu,et al,Organic donor-acceptor heterojunctions for high performance circularly polarized light detection,Nature Communications,2022
DOI:10.1038/s41467-022-31186-7
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31186-7