亚波长尺度材料结构与光的共振作用，是操控光-物质相互作用的基础。相较于空间对称结构，非对称结构与不同入射角度光的共振作用差异性更加明显。这种共振作用的差异，决定了材料对光吸收的强弱，从而使其具有光角度识别的功能。将光电探测器的结构设计成能与光发生差异化共振的微纳结构，可以实现光角度的探测，从而拓宽光电探测器的功能。 

　　在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，化学所绿色印刷院重点实验室的科研人员近年来在印刷多维度、多功能器件方面开展了系统的研究。最近，他们通过操控液滴三维成型，印刷制造了具有非对称共振结构的立面型光探测器，实现了空间全向角度的有效探测，验证了结构与功能一体化印刷制造新策略。 

　　光电聚合物(PBDB-T: ITIC)溶液滴加在预制电极模板上，通过模板的诱导和溶剂挥发，最终在相邻的金柱电极中间形成与电极等高（20微米），厚度200纳米的立面阵列。立面结构具有较大的共振截面，可以增大光角度引起的共振差异，进而显著提高光角度探测分辨率，可以实现入射角度10^o差异的光探测。该策略避免了传统微加工方法的繁琐工艺，首次实现了结构与功能一体化的印刷制造。阵列中每个Au/PBDB-T: ITIC/Au结构构成一个独立的立面型光探测器单元。(图1a) 立面上光吸收强度随入射光角度的变化而发生明显改变。(图1b) 他们进一步将印刷微模板设计成“叉状”结构。对组合中三个立面探测器的光电流数据分析结果表明，这种三维“叉状”立面探测器实现了空间全向角度的有效探测。(图1c和1d) 该工作为三维微纳光电器件的设计和制备提供了新的方法和思路。研究成果发表于近日出版的《Advanced Materials》(Adv. Mater.2020. DIO:10.1002/adma.201907280)  上, 通讯作者是宋延林研究员和苏萌助理研究员，第一作者是博士生潘琪。  

图1.    a) 立面型光探测器示意图。b) 立面上光吸收强度随入射光角度的变化。

 c) “三叉”型三维光探测器。d) 角度探测数据分析。  

　　绿色印刷院重点实验室 

　　2020年4月10日