اژن دمحم رتک یاقآ اتسا 1395 هام ی³مینار95/presentation1.pdf · response...
TRANSCRIPT
1
آقای دکتر محمد نژاد: استاد
1395دی ماه
داردوجودکربنآلیموادهمهدرمعدنیموادباآلیموادعمدهتفاوت
.سازدمیرامواداینمولکولهایاصلیاسکلتکربنازایزنجیرهو1ونانومتر750تقریباًبینموجیطولدارایقرمزمادونیافروسرختابش
.استمترمیلی
نوریکاربردهایبراینوریهایآشکارسازیالزمهNIR،پاسخباال،سرعت.استکوچکابعادوکمبایاسولتاژکم،تاریکجریانباال،دهی
2
مقدمه ای بر مواد و آشکارساز های نوری مادون قرمز
مواد به کار رفته در آشکارساز های نوری
Si ،Ge ،GaAs ،InGaAs ،InGaAsP
آشکارساز های سیلیکونی•InGaAsآشکارساز های •
ارگانیکهای آشکارساز •
3
آشکارساز نوری پلیمری با الیه فعال ناهمگون بالکPDDTT:PC60BM
( قابلیت آشکار سازی باال)400nm-900nmطیف پاسخدهی
Xiong Gong et al, Science 325, 2009. 4
بررسی چند آشکار ساز نوری مادون قرمز نزدیکمبتنی بر مواد آلی و معدنی
𝑅 = 𝐽𝑝ℎ 𝐿𝑙𝑖𝑔ℎ𝑡پاسخ دهی جریان نوری
Xiong Gong et al, Science 325, 2009. 5
نوری پلیمری با الیه فعال ناهمگون بالک آشکارساز PDDTT:PC60BM
جریان )باال برای به دست آوردن آشکارسازی باال نه تنها به پاسخ دهی نوری
(.مجریان تاریک ک)نیاز است بلکه نویز نیز باید کم باشد ( نوری باال
.iPPD1: ITO/PDDTT:PC60BM/Al
.iiPPD2: ITO/PEDOT/PDDTT: PC60BM/Al
.iiiPDD3: : ITO/PEDOT/PDDTT: PC60BM/C60/Al
.ivPDD4: : ITO/PEDOT/PVK/PDDTT: PC60BM/ C60/Al
.vPDD5: ITO/PEDOT/PS-TPD-PFCB/PDDTT: : PC60BM/ C60/Al
6
مقایسه چند ساختار برای دریافت بهترین نتایج
7
مقایسه آشکارسازی آشکار ساز های نوری مادون قرمز آلی و معدنی
Xiong Gong et al, Science 325, 2009.
1.3آشکارسازی نوری آلی که از یک پلیمر با پهنای باندev ساخته
.شده است
NEP = 𝑖𝑛 𝑅∆𝑓 1 2
0v 3.85 × 10−12𝑊 𝐻𝑧 −1 2
-5v 1.35 × 10−11𝑊 𝐻𝑧 −1 2
(𝞴=850nm , f=4KHz)
Yan Yao et al, Advanced Materials, 2007.8
NIR-PDآشکارساز NEPمحاسبه
بر ساختار ناهمگون فتالوسیانینآشکارساز مبتنی/C60(Lead
phthalocyanine/C60 )مسطح .
EQE (0v) 19.7%
EQE (6v) 35.1%
2.34باالی جریان تاریک آشکارسازی × 1011𝐽𝑜𝑛𝑒𝑠 در بایاس صفر
9
االآشکارسازهای نوری مادون قرمز نزدیک ارگانیک با بازدهی ب
ناهمگون ( آشکارساز)دستگاه یکAl/P-Si/TyP/Al به همراه ساختار مولکولیTyP.
Vedran –Derek et al, Appl. Phys., 2015.
10
ادغام نیمه هادی ارگانیک با نیمه هادی معدنی
آشکارساز ساختار(InN/)poly(3-hexylthiophene)
900nm-1260nmپاسخدهی نوری
Wei-Jung Lai et al, Elsevier, 2010.11
آشکارساز نوری مادون قرمز نزدیک مبتنی بر ترکیب های د غیر ارگانیک پلیمر و نانومیله ایندیم نیتری/ارگانیک
12Wei-Jung Lai et al, Elsevier, 2010.
InNو P3HTطیف جذب نوری NRها
InNیک دستگاه هیبرید I-Vمشخصه NRs/P3HT NIR(900nm<)در تاریکی و زیر روشنایی در ناحیه
پارامتر مهم آشکارسازی(𝐷∗)
𝐷∗ = 𝑅 2𝑞𝐽𝑑 1 2
𝑅 = λ ∗ 𝐸𝑄𝐸/1240
800کاریموجطولدرnm1.10آشکارسازیولت،صفربایاسدرو× 1012𝐽𝑜𝑛𝑒𝑠50آنفعالناحیهضخامتکهدستگاهبرایnmباشدمی
مقدار،110nmاندازهبهفعالناحیهضخامتافزایشبا.استآمدهدستبه4.56بهویابدمیافزایشآشکارسازی × 1012𝐽𝑜𝑛𝑒𝑠رسدمی.
.وابسته استها به ضخامت الیه فعال PDآشکارسازی
13
آشکارساز های نوری مادون قرمز نزدیک ارگانیک پورفیرینمبتنی بر یک مولکول کوچک
14
ها با ضخامت های متفاوت NIR-PDآشکارسازی های .فعالالیه
هایضخامتباهاNIR-PDبرایEQEطیفالیهجذبطیفداخلی،نمودار.فعالالیهمختلف
.دهدمینشانرامختلفهایضخامتبافعال
Lisheng Li et al, Journal of Materials Chemistry C, 2013.
افزایش می یابد و جریان تاریک کاهش می یابد PD ،EQEبا افزایش ضخامت الیه فعال .یابدو در نتیجه آشکار سازی آشکارساز افزایش می
15
Bو آشکارساز A(In0.90Gl0.10As )پاسخدهی اندازه گیری شده که توسط آشکار ساز طیف (In0.78Ga0.22As ) دهدمذکور گسترش پیدا کرده را در دمای اتاق نشان می.
Cheng Li et al, Elsevier, 2010.16
InGaAsآشکارساز نوری مادون قرمز
بالکناهمگونفعالالیهباپلیمرینوریآشکارسازPDDTT:PC60BM
.(400nm-900nmپاسخدهیطیفوباالحساسیتوپاسخدهی)
فتالوسیانینناهمگونساختاربرمبتنیآشکارساز/C60(Lead
phthalocyanine/C60)بلوکهالیهوجود).استباالپاسخدهیدارایمسطح.(کاتدالیهوارگانیکفعالالیهبینحفرهکننده
ناهمگونآشکارسازAl/P-Si/TyP/Al(باتطبیققابلوهزینهکمCMOS.(2000nmتانوریپاسخدهیونهادیسیلیکون
آشکارساز(InN/)poly(3-hexylthiophene)(وسمیموادازاستفادهبدونترکیب.(900nm-1260nmنوریپاسخدهی
سازآشکارPorphyrin(380پاسخدهیnm-930nmازبزرگترآشکارسازیبا1012𝐽𝑜𝑛𝑒𝑠).
آشکار سازInGaAs( 6.6آشکار سازی در دمای اتاق× 109𝑐𝑚𝐻𝑧 1 2/𝑊.)17
جمع بندی
18
منابع[1] Yan Yao et al, “ Plastic Near-Infrared Photodetectors Utilizing Low Band Gap Polymer”, Advanced Materials, 2007
[2] Xiong Gong et al, “ High-Detectivity Polymer Photodetectors with Spectral Response from 300 nm to 1450 nm”, Science 325, 2009.
[3] Xing Wang et al, “Efficient organic near-infrared photodetectors based on lead phthalocyanine/C60 heterojunction”, Elsevier Organic Electronics, 2014.
[4] Vedran –Derek et al, “Enhanced near-infrared response of nano- and microstructured silicon/organic hybrid photodetectors”,APPLIED PHYSICS LETTERS, 2015.
[5] Wei-Jung Lai et al, “Near infrared photodetector based on polymer and indium nitride nanorod organic/inorganic hybrids”, Elsevier Scripta Materialia, 2010.
[6] M. Casalino, “Near-Infrared Sub-Bandgap All-Silicon Photodetectors: A Review”, International Journal of Optics and Applications, 2012.
[7] Lisheng Li et al, “High response organic near-infrared photodetectors based on a porphyrin small molecule”, Journal of Materials Chemistry C, 2013.