光电探测器将光信号转换为电信号，具有十分广泛的用途［381-386］。在紫外波段，它主要应用于导弹制导、环境污染监测、污水净化等；在可见光波段，可用于图像传感、可见光通信、工业自动控制、光度计量等；在红外波段，它在导弹制导、红外热成像、红外遥感等领域也具有十分重要的应用价值。某些特殊的应用需要对微弱光信号进行探测，要求用到高灵敏光电探测器。提高光电探测器灵敏度的方法有两种，其一，提高外量子效率，其二，降低暗电流密度。利用光电倍增效应提高外量子效率，是实现高灵敏光电探测的一条重要途径。
传统的光电倍增管依据光电子发射、二次电子发射和电子光学原理制成，系统复杂，成本很高［387，388］。并且，这种由碰撞电离产生的光电倍增效应需要在真空系统内实现，体积庞大，这严重限制了它们的应用［389，390］。雪崩光电二极管是另一种常见的高灵敏度光电探测器，它是由无机半导体材料（如硅、锗、铟镓砷等）制成的光电二极管。其基本工作原理是对雪崩二极管施加大的反向偏压后，光照产生的载流子受到强电场的加速作用后与晶格不断碰撞电离产生的载流子雪崩倍增效应［391-396］。除了无机半导体以外，有机半导体也受到了光电子领域研究人员的广泛青睐，主要是因为有机材料合成方法简单，能级结构可自由设计，另外这些材料还具有质量轻、成本低、易加工、环境友好、柔性可弯曲等优点［382，397-400］。近年来，基于有机材料的光电探测器被陆续报道［193，401-407］。然而，在有机半导体材料中无法实现碰撞电离，这是由于有机半导体中的激子束缚能比较高，大约在0.1～1.4eV，较无机半导体材料的束缚能高了约三个数量级［408］。因而，设计基于有机半导体材料的倍增型光电二极管无法直接借鉴传统无机雪崩二极管中的理论。
1994年，Hiramoto等人报道了第一个有机光电倍增探测器［409］。随后，国际上围绕此方向开展了一系列深入的研究工作。有机光电倍增探测技术经过了二十余年的发展，其结构由单质结过渡到了体异质结，其性能也被不断优化，本章将围绕这一主题展开详细的综述。首先，我们将介绍有机光电倍增探测器的基本器件结构、工作机理及其基本性能参数。随后，我们针对活性层分别为有机小分子和聚合物材料两种不同类型的光电倍增探测器进行了详细介绍。紧接着，我们还介绍了研究者们在改善有机光电倍增探测器量子效率、暗电流、响应速度、光谱性能等方面所取得的一些重要进展。其次，简单介绍了关于有机光电倍增探测器工作机理的一些不同解释。最后，总结了全章并对未来的研究做出了展望。
有关新型半导体光电探测器：原理与性能的文章
有机小分子是最早被用于制备有机光电倍增探测器的材料。20世纪90年代，Hiramoto及其合作者就开始了关于有机光电倍增探测器的一系列研究［409，413，414，432，433］。研究表明，如果在PEDOT∶PSS／C60界面处插入一层20nm厚的BCP，器件将失去光电倍增性能。2010年，Hammond等人以CuPc、C60分别作为活性层的给、受体制备了体异质结光电倍增探测器，结构为ITO／NTCDA／C60／C60∶CuPc（7∶3）／BCP／Al，如图7.3所示［434］。......
2023-06-24
这种利用电子陷阱辅助空穴形成的隧穿效应正是有机光电倍增探测器实现量子效率超过100%的原理所在。以上所述为有机光电倍增探测器中空穴陷阱辅助下的电子隧穿效应。有机光电倍增探测器由于其活性层的材料不同，可分为小分子基及聚合物基两种不同类型。......
2023-06-24
早期研究的有机光电倍增探测器大多是基于小分子，活性层的制备主要是采用热蒸镀方法来实现。Li等人则提出利用有机光导材料Y-TiOPc来获得高性能光电倍增探测器［204］。......
2023-06-24
光电探测器是一种受光器件，具有光电变换功能，是一种把光辐射能量转换为便于测量的电能的器件。常用的光电探测器有光电二极管和雪崩光电二极管。有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。这种特性称为光电导。雪崩光电二极管利用半导体结构中的载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号，以提高检测的灵敏度。......
2023-06-19
为了满足不同领域的应用需求，出现了PN结光电二极管［165，166］、PIN光电二极管［167-169］、雪崩光电二极管［170，171］、金属-半导体-金属光电探测器等不同结构的光电探测器。本章围绕金属-无机半导体-金属光电探测器为主题展开综述。随后，详细介绍了以GaAs、InGaAs、Si／Ge、GaN、ZnO等无机材料作为半导体层的MSM-PDs在过去所取得的研究进展。此外，还介绍了利用金属微纳结构拓展较宽带隙半导体材料MSM-PDs在红外波段响应特性的研究进展。......
2023-06-24
1980年，Sugeta等人提出的GaAs基MSM-PDs公开发表，该器件为肖特基型共面MSM-PD，其光电响应速度小于100ps［200］。1983年，Wang和Bloom报道了带宽达到100GHz的GaAs基MSM-PDs［221］。调整叉指电极的几何参数可以进一步优化GaAsMSM-PDs的响应带宽。1992年，Litvin等人基于掺杂N型AlxGa1-xAs与不掺杂GaAs复合结构实现了具有40GHz频率响应的MSM-PDs［231］。随后，他们还研究了布拉格反射镜增强型2DEGMSM-PDs器件的性能［233，234］。......
2023-06-24
要求阴极镀有光电发射材料，并有足够的面积来接收光的照射。光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。所谓的二次电子是指电子或光子以足够大的速度轰击金属表面，使金属内部的电子再次逸出金属表面，这种再次逸出金属表面的电子叫作二次电子。图3-52光电倍增管的电路图3-52光电倍增管的电路......
2023-06-22
将电荷传输性能好的碳基二维材料，如石墨烯［91，123-125，129，155］、碳纳米管、氧化石墨烯等，与钙钛矿材料结合在一起构成异质结构器件，可以获得性能优良的光电探测器。首先，碳基二维材料被广泛用在基于钙钛矿多晶薄膜的晶体管型光电探测器中。由过渡金属化合物WS2［156］、MoS2［121］、WSe2［57］构成的二维材料也被用于提高钙钛矿光电探测器的性能。......
2023-06-24
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