隨著光電探測器件得發(fā)展，需要不斷提高探測精度和深化探測維度。偏振光電探測器件可探測光得強度和波長，可實現(xiàn)對光偏振方向得響應，并可顯著提升成像效果和對物體得探測能力，在地質(zhì)遙感、軍事探測、機器視覺等方面頗具應用價值。利用半導體材料本征結(jié)構(gòu)各向異性來構(gòu)筑偏振探測器件，有望解決傳統(tǒng)偏振光電探測系統(tǒng)體積大、結(jié)構(gòu)復雜等問題，在實現(xiàn)器件小型化、集成化等方面具有獨優(yōu)勢。
華夏科學院化學研究所有機固體實驗室董煥麗課題組在有機光電材料與器件方面開展了系統(tǒng)得研究工作（Adv. Mater. 2021, 2007149；Adv. Mater.2021, 2100704；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 14902；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20274；J. Am. Chem. Soc. 上年, 142, 6332），利用有機高分子半導體晶體，剖析分子堆積結(jié)構(gòu)和性能之間得內(nèi)在關(guān)系，獲得沿不同分子排列軸向各向異性得光電特性，并構(gòu)筑出高性能光電器件（Adv. Mater. 上年, 32, 1907791；Adv. Mater. 前年, 31, 1903175；Adv. Mater. 2018, 30, 1801048；Nat. Commun. 2015, 6, 100032；Adv. Mater. 2017, 29, 1701251），上述工作為進一步拓展有機光電材料在偏振光電探測器件方面得研究奠定了良好得材料與器件基礎(chǔ)。
化學所基于前期發(fā)展得兼具良好電荷傳輸特性和光學吸收特性得有機半導體——2，6-二苯基蒽（DPA）晶體（Chem. Commun. 2015, 51, 11777；Nat. Commun. 2015, 6, 10032），利用其本征線性二向色性，發(fā)展出新型有機偏振光電探測器件。研究以物理氣相傳輸（PVT）法生長得到得DPA單晶為基礎(chǔ)，運用角分辨偏振拉曼光譜技術(shù)（ARPRS）、角分辨反射差分顯微鏡技術(shù)（ADRDM）、偏振吸收光譜技術(shù)（PRAS）等多種物理手段詳細表征了DPA晶體在分子振動、光學反射、光學吸收上得各向異性。以DPA晶體為核心構(gòu)筑得兩端器件在線性偏振光得照射下表現(xiàn)出獨特得偏振響應特性，器件光電流得二向色性比可達~1.9。密度函數(shù)理論（DFT）計算發(fā)現(xiàn)，DPA晶體本征結(jié)構(gòu)上得各向異性是導致DPA晶體產(chǎn)生偏振響應特性得根本原因。研究發(fā)現(xiàn)，易于形成高度有序結(jié)構(gòu)得有機高分子半導體分子（如具有短側(cè)鏈、良好得平面性、強π-π堆積作用）更利于表現(xiàn)出優(yōu)異得偏振響應特性，而有機分子得非對稱堆積則為實現(xiàn)偏振響應特性提供了必要條件。關(guān)于DPA晶體得系統(tǒng)性研究，為利用有機半導體發(fā)展新型固態(tài)偏振光電探測器件提供了嶄新得思路，并為進一步發(fā)展各種新功能得有機光電器件提供了有價值得指導。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Advance Materials（Adv. Mater. 2021, 2105665）上。研究工作得到China自然科學基金、科技部和中科院得支持。中科院半導體研究所、天津大學科研人員參與研究。
DPA晶體在物理性質(zhì)上得本征各向異性及其光電器件得偏振響應特性
華夏科學院化學研究所
