Интегрированные органические полупроводниковые пирoэлектрические сенсоры

Аннотация

Органические пирoэлектрические сенсоры на основе сополимера поли(винилиденфторида–трифторэтилена) [P(VDF–TrFE)] были изготовлены и всесторонне охарактеризованы с целью создания гибкой и интегрируемой платформы инфракрасного детектирования. Применение сол-гель метода с использованием γ-бутиролактона и последующего контролируемого термического отжига позволило сформировать высококристаллические β-фазные плёнки сополимера на подложках из ПЭТ. Ферроэлектрические петли гистерезиса продемонстрировали коэрцитивное поле порядка 80 МВ/м и насыщенную поляризацию около 200 МВ/м, что свидетельствует о выраженной ориентации дипольных моментов и высокой степени доменной стабильности. Оптимизация условий поляризации — при электрических полях около 150 МВ/м и температурах порядка 130 °C — обеспечила значительное усиление пирoэлектрических откликов по току и напряжению, а также повышение эффективности перераспределения зарядов и переориентации диполей. Частотный анализ диэлектрического отклика показал высокое соответствие теоретическим моделям RC-эквивалентных цепей, чётко выявив характерные граничные частоты для токового и вольт-режимов работы. Введение графитового абсорбирующего слоя совместно с модуляцией лазерного излучения в форме прямоугольных импульсов позволило существенно повысить чувствительность термоэлектрического преобразования. Совокупность полученных результатов подтверждает технологическую осуществимость низкотемпературных, растворных процессов формирования органических пироэлектрических устройств. Такие структуры обладают высокой механической гибкостью, совместимы с органическими тонкоплёночными транзисторными схемами считывания и открывают перспективы масштабируемых, конформных инфракрасных сенсорных систем нового поколения.