近紅外光響應(yīng)的有機(jī)光電探測(cè)器（OPDs）具有光電性質(zhì)易調(diào)控、可大面積柔性印刷制備、可室溫工作等優(yōu)點(diǎn)，在可穿戴智能設(shè)備、柔性電子皮膚、生物醫(yī)學(xué)成像等新興領(lǐng)域頗具應(yīng)用前景。然而，高性能的超窄帶隙有機(jī)半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)合成較為困難。目前關(guān)于強(qiáng)近紅外Ⅱ區(qū)（1000-1700 nm）尤其是硅帶隙以下波段（>1100 nm）響應(yīng)的有機(jī)光電探測(cè)器鮮有報(bào)道，并且比探測(cè)率（D*）普遍低于商用無(wú)機(jī)探測(cè)器。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林禹澤課題組在高性能近紅外有機(jī)光伏材料與光電器件方面開(kāi)展了相關(guān)研究，并取得了系列進(jìn)展。近日，該課題組設(shè)計(jì)合成了一種具有高M(jìn)ulliken電負(fù)性的含氰醌式端基，4-二氰基亞甲基-1-萘醌（QC）。基于該端基構(gòu)筑的超窄帶隙受體材料實(shí)現(xiàn)了硅帶隙以下的高靈敏光電探測(cè)。端基QC結(jié)合了醌類(lèi)分子的還原誘導(dǎo)芳香穩(wěn)定性和氰基的強(qiáng)吸電子特性，表現(xiàn)出明顯高于目前常用端基（4.61~5.46 eV）的Mulliken電負(fù)性（5.62 eV）。與常用端基3-(二氰基亞甲基)靛酮相比，QC端基構(gòu)筑的小分子受體材料的光學(xué)帶隙普遍減小了0.40-0.45 eV，最小的光學(xué)帶隙可窄至0.77 eV。在光伏模式下，二極管型近紅外OPD器件在0.41~1.2 μm的寬響應(yīng)范圍內(nèi)獲得了超過(guò)10¹²Jones的比探測(cè)率，在1.02 μm處獲得了最大值2.9 ×10¹²Jones。雖然可探測(cè)的波長(zhǎng)極限短于InGaAs探測(cè)器，但該OPD器件在0.9~1.2 μm范圍內(nèi)的D*值已與商用InGaAs探測(cè)器相當(dāng)，高于商用的Ge探測(cè)器?；诟哽`敏近紅外OPD器件，林禹澤課題組與合作者實(shí)現(xiàn)了寬范圍（0.4~1.25 μm）的光譜準(zhǔn)確測(cè)量以及硅帶隙以下1.2 μm近紅外Ⅱ區(qū)成像。

基于高電負(fù)性端基的超窄帶隙材料的OPD實(shí)現(xiàn)1.2 μm近紅外Ⅱ區(qū)成像

該研究由化學(xué)所、吉林大學(xué)和浙江大學(xué)合作完成。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上，并入選當(dāng)期Featured Image。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院的支持。

The Featured Image