Graphen/Cynanin-Farbstoff-basierte hochempfindliche flexible Photodetektoren

Abstract:
Graphen ist aufgrund seiner breitbandigen Absorption und schnellen Reaktionszeit ein attraktives Material für optoelektronische Anwendungen. Die schwache Lichtabsorption im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich begrenzt jedoch die Empfindlichkeit von Photodetektoren auf Graphenbasis. Kolloidale Quantenpunkte (CQDs) haben in den letzten zehn Jahren das Interesse der Forschung geweckt, um Graphen und andere zweidimensionale Materialien fotosensitiv zu machen und hybride Fotodetektoren mit verbesserter Lichtabsorption und Empfindlichkeit zu realisieren. CQDs, die bisher für Photodetektoren erforscht wurden, enthalten jedoch gefährliche und giftige Schwermetalle wie Blei (Pb) und Quecksilber (Hg). In dieser Arbeit ersetzen wir CQDs durch umweltfreundlichere Cyanin-Farbstoffe, um eine grüne Optoelektronik zu ermöglichen. Es wurden hochempfindliche Photodetektoren auf der Basis von Monolayer-Graphen, bedeckt mit einem dünnen Film aus Cyanin-Farbstoff, mit einer Empfindlichkeit von > 10³ A/W hergestellt. Außerdem wurden die Bauelemente auf einem flexiblen Polyimid-Substrat unter Verwendung eines skalierbaren Herstellungsverfahrens produziert. Mit einer Reaktionszeit von ~50ms zeichnet sich das Bauelement durch eine hohe Empfindlichkeit, eine schnelle Reaktionszeit und die Kompatibilität mit flexiblen optoelektronischen Anwendungen wie tragbarer Elektronik aus.