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Systematic Optical Design of Constituting Layers to Realize High‐Performance Red‐Selective Thin‐Film Organic Photodiodes
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-01-04 , DOI: 10.1002/adom.201701085 Seongwon Yoon 1 , Chang Woo Koh 2 , Han Young Woo 2 , Dae Sung Chung 1
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-01-04 , DOI: 10.1002/adom.201701085 Seongwon Yoon 1 , Chang Woo Koh 2 , Han Young Woo 2 , Dae Sung Chung 1
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A high‐performance red‐selective thin‐film organic photodiode (OPD) is designed. Dual‐band absorbing poly[(2,5‐bis(2‐hexyldecyloxy)phenylene)‐alt‐(5,6‐difluoro‐4,7‐di(thiophen‐2‐yl)benzo[c][1,2,5]‐thiadiazole)] (PPDT2FBT) is introduced as the photoactive donor layer of a planar heterojunction OPD in conjunction with a sol–gel synthesized ZnO acceptor layer. The active layer thickness is systematically controlled to suppress band II absorption (λmax = 420 nm) of PPDT2FBT without sacrificing band I absorption (λmax = 650 nm). The optimal PPDT2FBT thickness is 320 nm to realize red‐selective absorption while maintaining the low dark current density of the OPD (predicted by optical simulation conducted using the transfer matrix method). In addition, the introduction of ZnO (with a strategically determined thickness) as an acceptor layer in front of PPDT2FBT in an illumination pathway enables further suppression of band II absorption because of the blue color filter effect. Consequently, the resulting OPD with a device architecture of indium tin oxide/ZnO/PPDT2FBT/MoO3/Ag shows an outstanding red‐selective photodiode performance with peak detectivity up to 3.04 × 1012 Jones and a high linear dynamic range of 116 dB.
中文翻译：
构成层的系统光学设计，以实现高性能的红色选择性薄膜有机光电二极管
设计了一种高性能的红色选择性薄膜有机光电二极管（OPD）。双频带吸收性聚[（2,5-双（2-己基癸氧基）亚苯基）-alt-（5,6-二氟-4,7-二（噻吩-2-基）苯并[c] [1,2， [5]-噻二唑]]（PPDT2FBT）作为平面异质结OPD的光敏供体层与溶胶-凝胶合成的ZnO受体层一起引入。系统地控制有源层的厚度，以抑制PPDT2FBT的II带吸收（λmax = 420 nm），而不牺牲I带吸收（λmax）= 650 nm）。最佳PPDT2FBT厚度为320 nm，以实现红色选择性吸收，同时保持OPD的低暗电流密度（通过使用转移矩阵法进行的光学模拟预测）。此外，由于蓝色滤光片的作用，在照明路径中在PPDT2FBT前面引入ZnO（具有战略意义的厚度）作为接受层，可以进一步抑制II带的吸收。因此，采用铟锡氧化物/ ZnO / PPDT2FBT / MoO 3 / Ag的器件架构生产的OPD表现出出色的红色选择性光电二极管性能，峰值检测率高达3.04×10 12 Jones，线性动态范围高达116 dB。
更新日期：2018-01-04
中文翻译：
构成层的系统光学设计，以实现高性能的红色选择性薄膜有机光电二极管
设计了一种高性能的红色选择性薄膜有机光电二极管（OPD）。双频带吸收性聚[（2,5-双（2-己基癸氧基）亚苯基）-alt-（5,6-二氟-4,7-二（噻吩-2-基）苯并[c] [1,2， [5]-噻二唑]]（PPDT2FBT）作为平面异质结OPD的光敏供体层与溶胶-凝胶合成的ZnO受体层一起引入。系统地控制有源层的厚度，以抑制PPDT2FBT的II带吸收（λmax = 420 nm），而不牺牲I带吸收（λmax）= 650 nm）。最佳PPDT2FBT厚度为320 nm，以实现红色选择性吸收，同时保持OPD的低暗电流密度（通过使用转移矩阵法进行的光学模拟预测）。此外，由于蓝色滤光片的作用，在照明路径中在PPDT2FBT前面引入ZnO（具有战略意义的厚度）作为接受层，可以进一步抑制II带的吸收。因此，采用铟锡氧化物/ ZnO / PPDT2FBT / MoO 3 / Ag的器件架构生产的OPD表现出出色的红色选择性光电二极管性能，峰值检测率高达3.04×10 12 Jones，线性动态范围高达116 dB。
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