近紅外（NIR）和短波紅外（SWIR）光譜領域對高像素、低成本焦平面陣列的需求激增，原因在于它們在三維人臉識別、增強/虛擬現實、機器人和自動駕駛汽車等人工智能驅動技術中的潛在應用。傳統(tǒng)的 SWIR 光電二極管依賴于晶體鍺（Ge）或砷化鎵銦（InGaAs），這些器件存在暗電流大、制造工藝復雜等局限性。有機半導體的出現為我們提供了一個前景廣闊的替代方案，它具有更容易制造和可調光學特性的潛力。

華南理工大學的研究人員創(chuàng)造了一類基于有機半導體的紅外光探測器，有望改變成像技術。發(fā)表在《中國高分子學報》上的一項研究顯示，這些有機光電二極管可在從近紫外到短波紅外的廣泛波長范圍內發(fā)揮作用，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的無機探測器。

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使用有機光電二極管的線性圖像陣列的 SWIR 圖像系統(tǒng)的示意圖和性能

利用具有窄帶隙的聚合物半導體，研究小組創(chuàng)造出了能夠探測多種紅外波長的薄膜光電二極管。這項新技術的性能水平可與傳統(tǒng)的無機光電探測器（如砷化鎵銦（InGaAs）制成的光電探測器）媲美，但成本僅為它們的一小部分。

研究人員將較大的雜原子、規(guī)整的骨架和側鏈上延伸的分支位置相結合，開發(fā)出了光譜響應范圍從近紫外到短波紅外的聚合物半導體。

由此產生的器件表現出令人印象深刻的特定檢測率，在 1.15 μm 波長下達到 5.55×1012 瓊斯，與基于 InGaAs 的檢測器相媲美。這些有機光電探測器被組裝成高像素密度的圖像陣列，其獨特之處在于無需在傳感層中進行像素級圖案化。這種方法簡化了制造過程，大大降低了成本。

主要研究人員之一黃飛教授說："我們開發(fā)的有機光電探測器標志著向高性價比、高性能紅外成像技術邁出了關鍵一步。這些器件為傳統(tǒng)的無機光電二極管提供了一種靈活、可擴展的替代品，其潛在應用范圍從工業(yè)機器人到醫(yī)療診斷。

這些新型有機光電探測器可能會對多個行業(yè)產生影響。它們?yōu)橛糜诎卜篮捅O(jiān)控的成像系統(tǒng)提供了低成本的替代品。此外，這種基于有機物的技術還能帶來更實惠、更方便的醫(yī)療成像設備，從而在醫(yī)療保健領域得到更廣泛的應用。這些設備的靈活性和可擴展性也為人工智能和機器人技術的創(chuàng)新應用打開了大門。

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1007/s10118-023-2973-8