30、有机半导体器件的光电转换技术与应用

有机半导体器件的光电转换技术与应用

1. 光电转换的偏置与灵敏度

在光电转换过程中，偏置电压对系统的动态范围和灵敏度有着重要影响。理论上，零偏置时能实现最佳动态范围，因为此时漏电流为零。但在实际的电路读出系统中，往往存在几伏的反向偏置，这会降低系统的最终灵敏度。

2. 光谱响应特性

2.1 硅的光谱响应

硅的光学带隙为 1.1 eV，这使得它通常能吸收从近红外到紫外的光波长。不同波长的光吸收存在差异，因此可以通过改变 p - n 结的深度来改变光谱灵敏度，不过更常用的方法是使用吸收滤光片。

2.2 有机半导体的光谱响应

与硅不同，有机半导体的光学带隙处于可见光范围内。通过调整带隙以适应所需的波长范围，可以实现光电探测器之间的色分离。不同有机混合材料的吸收系数如图所示。这些光电二极管的颜色响应不是 RGB，而是白色、蓝 - 绿色和蓝色，更接近人眼的配色方案。通过简单的图像处理，可将这些响应转换为常用于图像处理的 RGB 或 YUV 配色方案。这种检测系统能够检测出几十年的强度差异，从而轻松实现当前成像系统中的 8 位动态范围。

3. 有机半导体器件的制造

3.1 制造要求

有机半导体光电子学在显示、照明、电子、光电检测、太阳能转换和通信等多个应用领域正吸引着越来越多的关注。为了使这些器件能够与根深蒂固的硅和其他无机半导体器件技术竞争，需要一种低成本、可靠的制造方法。理想的有机层沉积技术应具备以下特点：
- 与高吞吐量（如卷对卷）处理兼容；
- 能够创建多层和多元素结构；
- 与大气处理条件兼容（即不需要昂贵的真空环