研究目的
通过使用掺杂阴极缓冲层来改善电荷注入和传输，从而开发出一种在低反向偏压（低于1V）下具有高性能且与CMOS兼容的有机光电二极管（OPD），以实现与CMOS读出电路集成用于成像应用。
研究成果
该研究成功展示了一种兼容CMOS的倒置型有机光电探测器（OPD），其采用掺杂PCBM阴极缓冲层，在低反向偏压（例如-0.5V）下实现了高性能：暗泄漏电流约6×10^-10 A/cm2，探测度达7.15×10^12琼斯（Jones），线性动态范围（LDR）为140dB，带宽达388kHz。掺杂提升了电荷注入与传输效率，使器件在1V以下电压即可高效工作。该器件结构对光刻等工艺步骤具有良好的耐受性，展现出与CMOS成像阵列集成的潜力。未来工作应聚焦于与CMOS读出电路的完整集成及面向工业应用的进一步优化。
研究不足
本研究仅限于特定材料（如TiN、PCBM、C70、TAPC）和器件结构；使用其他材料时性能可能有所差异。掺杂浓度优化至1%，更高浓度（如5%）会因掺杂剂聚集导致漏电流增加。带宽受RC限制，进一步改进可能需要降低器件电容。未封装环境稳定性仅测试了2周，不同条件下的长期稳定性尚未涉及。文中提及与实际CMOS读出电路的集成作为未来工作方向，但本文未完整展示。
1：实验设计与方法选择：
研究通过制备以TiN为底电极、掺杂PCBM为阴极缓冲层的倒置小分子双层有机光电探测器（OPDs），以提升低电压下的性能。方法包括器件制备、电学表征、光学测量及材料分析（采用UPS、原子力显微镜和椭偏仪等技术）。
2：样本选择与数据来源：
器件制备于Si/SiO2/TiN衬底上，活性面积为18.4 mm2。材料包含PCBM、C70、TAPC、MoO3、Ag及N-DMBI掺杂剂，供应商包括Sigma、NANO-C和Lumtec。
3：4 mm2。材料包含PCBM、CTAPC、MoOAg及N-DMBI掺杂剂，供应商包括Sigma、NANO-C和Lumtec。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括半导体参数分析仪（Agilent B1500A）、原子力显微镜（MFP-3D Infinity）、紫外-可见-近红外分光光度计（Cary 5000）、椭偏仪（VASE J.A. Woollam Co.）、UPS系统（ESCALAB 250 Xi）、锁相放大器（EG & G 7265）等；材料包括TiN、PCBM、C70、TAPC、MoO3、Ag、N-DMBI及氯苯等溶剂。
4：0）、椭偏仪（VASE J.A. Woollam Co.）、UPS系统（ESCALAB 250 Xi）、锁相放大器（EG & G 7265）等；材料包括TiN、PCBM、CTAPC、MoOAg、N-DMBI及氯苯等溶剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备过程涉及旋涂掺杂PCBM层、热蒸发活性层与电极，以及暗电流、EQE、响应度、线性动态范围（LDR）、探测率和频率响应的表征。图案化实验采用光刻与反应离子刻蚀技术。
5：数据分析方法：
采用标准公式计算响应度、LDR、探测率及噪声等效功率，统计分析包括多批次器件的重复性验证。
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Semiconductor Parameter Analyzer
B1500A
Agilent Technologies
Used for characterizing dark current-voltage characteristics of OPDs and OFETs.
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UV-Vis-NIR Spectrophotometer
Cary 5000
Agilent
Used for measuring transmittance of electrode stacks.
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Waveform Generator
AFG3252
Tektronix
Used for modulating LEDs in frequency response measurements.
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Digital Oscilloscope
DPO3034
Tektronix
Used for recording dynamic photocurrent responses.
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Atomic Force Microscope
MFP-3D Infinity
Used for surface morphology imaging in tapping mode and Kelvin probe force microscopy.
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Ellipsometer
VASE
J.A. Woollam Co.
Used for variable angle spectroscopic ellipsometry to extract complex refractive indices.
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UPS System
ESCALAB 250 Xi
Used for ultraviolet photoemission spectroscopy to measure energy levels.
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Lock-in Amplifier
7265
EG & G
Used for reading signals in EQE measurements with chopped light.
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Monochromator
Cornerstone 130
Used for providing monochromatic light in EQE measurements.
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