キノイド窒素架橋テールチオフェン受容体による、SWIR有機フォトディテクターにおける1.4 µmに達する広帯域スペクトル応答の実現

要旨 短波長赤外線（SWIR）放射をシリコンカットオフ（約1.1 µm）を超えて検出可能な有機フォトディテクター（OPD）は、機械視覚、リモートセンシング、医療画像、人工知能などの潜在的な応用により大きな注目を集めています。しかし、SWIR領域で高感度な有機材料の設計には依然として課題が残ります。ここでは、平面性、π-非局所性、キノイド特性を促進するように設計された窒素架橋テールチオフェンコアに基づく新しい超狭帯域ギャップ小分子受容体、5MTT-F、5MCN-F、5MCN-Clのシリーズが報告されています。π-ブリッジと端基の系統的な調整により、エネルギーレベルと吸収プロファイルの正確な調整が可能となり、光学バンドギャップが0.85 eVまで低下することで、光応答が約1400 nmにまで延長されます。これらの受容体とドナー高分子PCE10-0Fを用いて製造されたOPDは優れた性能を示し、5MTT-Fデバイスは1.1 µmにおいて0.12 A·W −1の応答性と1.69 × 10 12ジョンズの特定検出力を達成しました。特に、5MCNベースのOPDは、1.3 µmまでの検出力8.98 × 10 10ジョンズを示す広帯域SWIR検出を実現しています。この研究は、効率的なSWIR OPDを実現するための実行可能な分子設計戦略を提示し、広帯域赤外線検出のための有機半導体における構造–特性–性能関係の理解を深めるものです。