高分子近紅外光偵測器與應用

Abstract

本論文為實現有機高分子用於新穎光電元件之應用。有機高分子具有製程簡單、低成本、低溫製程、可大面積化以及最具突破的可撓曲性質，促成新世代軟性光電產業的發展。我們希望藉此優勢，未來能製作出陣列化大面積的光偵測器。同時我們也認為，使用近紅外光作為光偵測器接收訊號的波段是最適當的選擇，因為近紅外光具有不易被 散射的特點，使得偵測距離可以較遠。然而，通常有機材料本身的能帶間隙普遍較大，其吸收或是放光的範圍介於紫外光到可見光。若是以其他可吸收近紅外光的材料作為主動層材料，其電性又不見得優良。有鑒於此，本論文將簡介本實驗室提出的一種製程簡單、成本低廉、可簡單調變吸收波段之光偵測器。 首先，我們以目前常見的有機太陽能電池吸光材料作為我們的主動層材料。在此塊材厚度為數百奈米時，其IPCE 雖然很高，但僅止於650 nm 以前的範圍。若是漸漸增厚達數微米，其IPCE 反應的範圍會越往紅外光移動，最長可達1000 nm。並且在某個厚度時，我們可以輕易調變施加的偏壓以選擇光偵測器反應之波段。本論文也藉助本實驗室在太陽能電池理論計算的專長，分析此類型光偵測器於不同厚度時，對於可見光以及近紅外光的反應。 本論文也將此種元件用於我們所自行架設的距離感測器。距離感測器的組成有有機發光二極體、有機光偵測器、近紅外光轉換膜以及可見光濾光片。本論文模擬我們的距離感測器加入塑膠透鏡時能否增加光電流，並於實際反射式的距離感測方面使用自製之PDMS 透鏡得到不錯的效果，光電流約為未加透鏡時的兩倍。這個改良簡化了後端電路 在設計時的難度，並提升應用價值。