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ACS applied materials & interfaces v.9 no.2, 2017년, pp.1654 - 1660   SCI SCIE
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Temperature-Dependent Detectivity of Near-Infrared Organic Bulk Heterojunction Photodiodes

Wu, Zhenghui (Department of Electrical and Computer Engineering, University of California San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093, ) ; Yao, Weichuan (Department of Electrical and Computer Engineering, University of California San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093, ) ; London, Alexander E. (School of Polymers and High Performance Materials, University of Southern Mississippi, 118 College Drive #5050, Hattiesburg, Mississippi 39406, ) ; Azoulay, Jason D. (School of Polymers and High Performance Materials, University of Southern Mississippi, 118 College Drive #5050, Hattiesburg, Mississippi 39406, ) ; Ng, Tse Nga (Department of Electrical and Computer Engineering, University of California San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093, ) ;
  • 초록  

    Bulk heterojunction photodiodes are fabricated using a new donor–acceptor polymer with a near-infrared absorption edge at 1.2 μm, achieving a detectivity up to 10 12 Jones at a wavelength of 1 μm and an excellent linear dynamic range of 86 dB. The photodiode detectivity is maximized by operating at zero bias to suppress dark current, while a thin 175 nm active layer is used to facilitate charge collection without reverse bias. Analysis of the temperature dependence of the dark current and spectral response demonstrates a 2.8-fold increase in detectivity as the temperature was lowered from 44 to −12 °C, a relatively small change when compared to that of inorganic-based devices. The near-infrared photodiode shows a switching speed reaching up to 120 μs without an external bias. An application using our NIR photodiode to detect arterial pulses of a fingertip is demonstrated. Graphic Abstract


  • 주제어

    near-infrared photodetector .   organic bulk heterojunction .   detectivity .   temperature dependence .   physiological sensing .   activation energy.  

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