풀러린 기반의 고감응성 유기포토다이오드

Abstract

n-타입 억셉터인 C70 쇼트키 구조의 다이오드에 도너인 TAPC를 약 5% 가량 도핑하여 포토다이오드로서의 동작을 확인해 보았다. 이 유기포토다이오드는 TAPC를 도핑하여 필드에 의한 엑시톤의 분리보다 도너-억셉터 계면에서 엑시톤이 효율적으로 분리되게 하고 분리된 정공의 이동을 좋게 하여 포토전류의 양을 증가시켰고, 그에 따라 빛에 대한 감응도를 4배 가까이 증가시켰다. 또한 도핑을 하여 암전류를 낮추어 주어 노이즈 전류를 줄여 소자의 SNR을 개선시켰다. 암전류가 낮아진 데에는 TAPC가 C70와 어느 정도 분리되는 에너지 대역을 이루는 헤테로 접합 구조를 갖게 되어 빛이 없는 역전압 상태에서 양극 쪽에서 주입되는 전자를 TAPC가 막아주기 때문이라고 설명할 수 있다. 이를 뒷받침 해주는 현상이 도핑을 했을 때 전자 이동도가 낮아져도 TAPC에 의한 정공 전류 성분이 더해져서 순방향 전류가 증가하는 현상이 그 첫번째 근거이고, 두번째는 VOC(Open-circuit voltage)가 커진 현상인데 이는 VOC 가 도너의 HOMO와 억셉터의 LUMO 차이에 의해 결정 되었거나 TAPC가 버퍼층으로 동작하게 되어 증가했기 때문이다. 이렇게 개선된 포토전류 및 암전류 특성을 바탕으로 0.28A/W의 감응도, 8.75ⅹ10^(-15) [W/√Hz]의 NEP, 2.29ⅹ10^(12) [Jones]의 D*를 갖는 고성능의 유기포토다이오드가 구현 되었다.