基于有机微线晶体的光电探测器
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清华大学孙洪波教授和吉林大学夏虹教授等人在SCIENCE CHINA Materials 发表研究论文，利用具有微米结构的模板对溶液位置的限制和重力对溶液流动方向的控制，实现了高质量有机晶体微米线和多种图案阵列的可控制备。
将有机材料高精度地图案化并准确地定位于目标位置是集成化器件的一个重大挑战。然而，传统溶液法的不可控去湿过程导致了所制备的微纳晶体具有高缺陷态密度、低结晶质量和无序分布，降低了器件的性能并限制了其集成化。
近日，清华大学孙洪波教授和吉林大学夏虹教授等人在SCIENCE CHINA Materials 发表研究论文，利用具有微米结构模板对溶液位置的限制和重力对溶液流动方向的控制，实现了高质量有机晶体微米线和多种图案阵列的制备（图1），并制备了偏振灵敏型的光电探测器阵列和图像传感器。
图1. 基于有机晶体微米线阵列的光电探测器阵列和偏振敏感型图像传感器的成像效果图。
在模板的限制作用下，溶液进入微通道后被劈裂成多个相互独立的液条（图2a），这对于后续微米线晶体相互独立无交错的生长十分重要。在第二阶段，随着溶剂逐渐蒸发，溶液在重力和毛细力作用下逐渐向下移动的过程中，留下两个毛细丝贴近在模板衬底界面处（图2b）。具有更大表面积的毛细丝具有更快的溶剂蒸发速度，这会引导溶质分子向它定向传递。因此，毛细丝具有相较本体更高的浓度，因此成核优先发生于毛细丝处（图2c）。随着溶剂不断挥发，溶液持续向下流动的同时留下高浓度的毛细丝在PDMS模板侧壁与衬底界面处成核结晶，导致在界面处形成连续的微米线晶体阵列。当溶剂挥发完全后就在衬底上留下了整齐排列的微米线晶体阵列（图2d）。
图2. 在重力和微结构模板的限域作用下，有机晶体从溶液中生长并最终形成图案可控的微米线晶体的原理示意图。
基于这种具有可设计的形状、均匀的形貌和高度有序对齐的微米线晶阵列，所制备的光电探测器具有极高的性能（图3）。
图3. 所制备的光电探测器的性能表征。
该的工作不仅开发了一种具有结构和性能均一性的有机材料图案化方法，而且还有助于推进图案化有机晶体在光探测和其他领域的应用探究。