Les phototransistors organiques (OPT) sont largement utilisés dans la surveillance de l'environnement/de la santé, communication quantique, détection chimique/biomédicale, télécommande, surveillance, et capteurs d'images car ils sont légers, à bas prix, très efficace et respectueux de l'environnement.

L'effet de charge interfaciale est très crucial pour les OPT à haute sensibilité. Les OPT en couches et hybrides conventionnels souffrent de compromis dans l'équilibrage de la séparation, transport, et recombinaison des charges photogénérées.

Le professeur Li Jia et Gao Yuanhong des Instituts de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l'Académie chinoise des sciences et leurs collaborateurs ont développé une nouvelle architecture à couches hybrides pour améliorer les performances globales de photodétection des phototransistors organiques en tirant simultanément les avantages de la charge- effet de piégeage et transport efficace des porteurs. Leurs conclusions ont été publiées dans Matériaux avancés .

La structure du nouveau phototransistor à couches hybrides (HL-OPT) se compose d'une couche de canal semi-conducteur organique à haute mobilité pour le transport rapide des porteurs, une couche photoactive organique à hétérojonction en masse (BHJ), et une couche intermédiaire inorganique ultrafine prise en sandwich entre les deux.

Les excitons générés dans la couche photoactive se sont dissociés en électrons et trous au niveau du donneur/accepteur BHJ. Les électrons générés ont été facilement piégés par les accepteurs à proximité et des trous ont été injectés dans la couche de canal pour augmenter la concentration en porteurs.

Une couche intermédiaire inorganique a été choisie pour améliorer encore l'injection de trous et bloquer les électrons, supprimant ensuite la recombinaison électron-trou. Par conséquent, en combinant les vertus de l'effet piégeage de charge et du transport rapide des porteurs, une amélioration significative de la performance globale de photodétection a été obtenue à partir du HL-OPT.

Pour évaluer les applications potentielles du HL-OPT haute performance, les chercheurs ont fabriqué les dispositifs sur des substrats flexibles et ont confirmé leur excellente flexibilité. Pendant ce temps, les dispositifs ont également été intégrés dans un réseau unidimensionnel et ont démontré la fiabilité du HL-OPT dans les systèmes d'imagerie photosensible. "Ces essais réussis rendent le HL-OPT particulièrement attrayant pour des applications dans des dispositifs optoélectroniques flexibles et portables, " a déclaré le professeur Li.

Ce travail apporte de nouveaux éclairages sur la conception et l'optimisation de photodétecteurs hautes performances, couvrant les gammes ultraviolette et proche infrarouge, et suggère des sujets fondamentaux relatifs aux propriétés électroniques et photoniques des appareils.

"Un autre point passionnant est que ce photodétecteur organique peut être potentiellement fabriqué en utilisant des techniques d'impression, ce qui réduirait encore le coût de traitement, " a déclaré Li. " J'espère que ce travail pourra fournir au marché une solution prometteuse pour les photodétecteurs en combinant à la fois des performances élevées et un faible coût. "