响应超过1000 nm的n型全稠环小分子应用于高灵敏近红外有机光探测器

        近红外光具有优异的抗干扰能力与强穿透能力，在生物成像、医学诊断、光通信等领域具有广泛的应用。当前，大多数全稠环π共轭分子具有宽或中等带隙，并在可见光范围内具有光响应，由于超窄带隙全稠环分子的合成与设计具有挑战性，当前能够实现超过1000 nm近红外响应的全稠环分子较少。有机光电探测器(OPD)由于其溶液加工、质轻和柔性等优点吸引了广泛的关注。影响OPD性能的关键参数是暗电流，为了降低暗电流，提高器件光探测性能，常用策略之一是降低活性层缺陷态密度。全稠环分子具有固定分子构象与低构象无序，可能成为近红外光探测的理想材料，然而当前全稠环分子在高性能OPD中的应用很少。

        本工作中，我们报道了一种全稠环n型小分子FM2，其具有大π共轭体系和强的分子内电荷转移，从而表现出1.22 eV的窄带隙与超过1000 nm的强近红外吸收。FM2由14个芳环组成，具有分子内D-A特性，并表现出优良的n型性质，其HOMO/LUMO能级分别为−5.48 eV/−3.95 eV，且具有高的电子迁移率(7.0×10⁻⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹)。最重要的是，由于FM2固定且刚性的分子骨架导致固态下薄膜陷阱态密度较低 (5.55×10¹⁶ cm⁻³)。基于FM2制备的OPD器件在0 V下表现出非常低的暗电流密度(2.01×10⁻¹⁰ cm^-2)。基于FM2为受体材料的OPD器件比探测率(D_sh*)在400-1000 nm的宽范围均超过10¹³ Jones，峰值探测率在880 nm达4.65×10¹³ Jones，本工作表明全稠环是一种开发近红外响应分子和构建高性能近红外光探测器件的高效策略。

Y. Z. Zhang, Y. J. Yu, X. Y. Liu, J. H. Miao*, Y. C. Han, J. Liu*, L. X. Wang, Adv. Mater., 2023, 35, 2211714.