تعزيز متزامن للرنين الكينوي وتعبئة الجزيئات يمكّن كواشف ضوئية عضوية ذات قابلية كشف عالية تتجاوز 10^14 جونز تحت فجوة السيليكون

الملخص: تحقيق قابلية كشف عالية محددة (D *) في منطقة الأشعة تحت الحمراء القصيرة الموجة (SWIR) لا يزال يمثل تحديًا لكواشف ضوئية عضوية (OPDs) بسبب الكفاءة المحدودة في تحويل الطاقة الضوئية وكثافة التيار المظلم العالية (J d). هنا، نقدم استراتيجية تصميم جديدة تشمل الاقتران الممتد للنوع المركزي لتطوير مستقبلات غير ك Fullerenes (NFAs) ذات فجوة طاقة منخفضة بشكل استثنائي (E g opt) قدرها 0.69 eV. تكشف تحليلات تشتت الأشعة السينية البلورية المفردة أن QXIC-4F يظهر تحسينًا متزامنًا في الرنين الكينوي وتراص جزيئي متنوع، مما يؤدي إلى تحوّل في امتصاص الضوء يتجاوز 1200 نانومتر، وزيادة في حركية الحاملات، وتقليل في إعادة التركيب غير الإشعاعي، وكثافة فخ أقل. نتيجة لذلك، تحقق كواشف OPDs القائمة على QXIC-4F قابلية كشف عالية تتجاوز 10^14 جونز عند 1040 نانومتر تحت جهد 0 فولت، مما يتفوق بشكل كبير على الكواشف التجارية القائمة على السيليكون (Si). من الجدير بالذكر أنه تم تصنيع مستشعرات تصوير الضوئي المتغير (PPG) مرنة بحجم 15 مم × 15 مم ومصفوفات صور من الديودات الضوئية العضوية (OPDIA) بحجم 256 × 256 بكسل بدقة 50 ميكرومتر × 50 ميكرومتر، مما يظهر مراقبة دقيقة لنبض القلب وتصوير عالي الجودة تحت الأشعة تحت الحمراء القصيرة الموجة في درجة حرارة الغرفة.