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Self-powered and broadband germanium/PEDOT:PSS heterojunction photodetectors for near-infrared biomedical imaging applications

引用

Science China(Technological Sciences) 2021年第11期64卷 2523-2531页

作者： WU QiuYue LIU YuJin HUANG XinYue ZHENG Xu HE JieZhong JI Zhong MAI WenJie Siyuan Laboratory Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Vacuum Coating Technologies and New Energy MaterialsDepartment of PhysicsJinan UniversityGuangzhou 510632China

To develop high-performance photodetectors(PDs) as near-infrared(NIR) imaging sensors, researchers have either proposed new photoelectric materials, introduced complicated interface-processing steps, or created complex optical structures. In this study, we introduce a solution-processed organic material, PEDOT:PSS(PEDOT corresponds to a polymer of 3,4-ethylene dioxythiophene(EDOT), and PSS corresponds to a polystyrene sulfonate), to germanium(Ge) wafers using a convenient spincoating method to improve the photoresponse performance of Ge-based PDs. The Ge wafers and PEDOT:PSS form a heterojunction that reduces the dark current when compared with the Ge Schottky PD(Au/Ge/Ag PD). The experimental results show that the Au/PEDOT:PSS/Ge/Ag heterojunction PD with a bias voltage of 0 V at 1550 nm exhibits a responsivity(R) of 0.26 A/W,a detectivity(D*) of 6.5×1011 Jones, a linear dynamic range(LDR) of 124 d B, and a bandwidth(-3 dB) of 10 k Hz. This implies that the performance of the PD is comparable to that of previously reported Ge-based PDs. Subsequently, a biomedical imaging application of the PD is successfully demonstrated through foreign-body detection. Therefore, it is expected that the selfpowered Au/PEDOT:PSS/Ge/Ag PD will be highly suitable for NIR imaging.

关键词： gemanium photodetectors PEDOT:PSS heterojunction self-powered photodetectors near-infrared biomedical imaging

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