据中国激光杂志社网，于2024年03月25日报道，近红外光（Near-Infrared, NIR），是介于可见光和中红外光之间的电磁波，波长范围大致在780~2500 nm之间。由于近红外光在生物组织中具有较好的穿透性，因此在医学影像学、通信、生物检测等领域具有广泛的应用。近年来，近红外有机光电子材料与器件在相关领域展示了广泛应用前景。与传统材料相比，有机光电子材料具有分子结构可调性、轻量、柔性和低成本等优势。研究者们通过设计和合成新型分子结构，提高材料性能，开发了包括：太阳能电池、光二极管、光电探测器等新型器件。随着近红外有机光电子材料的研究突破，将进一步推动器件性能的提升，为高效、便携、低成本、可集成、多功能的近红外光电子器件的发展提供新的途径。这一领域的不断拓展将有助于推动现代光电子学的发展，并为多领域的应用提供更加灵活、可持续的解决方案。
苏州大学功能纳米与软物质研究院廖良生教授和王雪东教授课题组全面概述了近红外有机光电子材料与器件的前沿进展。全面介绍了在有机太阳能电池、有机光电探测器、有机发光二极管、有机激光器和有机光波导器件中使用的有代表性近红外有机光电材料，并对每种器件的潜在应用进行了简要总结（图1）。最后，展望了基于近红外有机光电材料和器件的发展前景、研究路径以及面临的挑战。该综述以“Organic Near-Infrared Optoelectronic Materials and Devices: An Overview”为题发表在Advanced Photonics，2024年第1期。
近红外有机太阳能电池（NIR OSCs）
在近红外光谱区域内，有机太阳能电池能够捕捉更多的太阳光，因为近红外光占据太阳光谱中的52%左右。这使得近红外有机太阳能电池在日常生活中的潜在应用非常广泛，尤其是在室内光能收集和低光照环境下的电源供应等方面。有机太阳能电池所使用的材料分为给体材料和受体材料，研究人员全面分析了基于噻吩、DDP、BT 和卟啉的D-A型近红外给体材料以及基于非富勒烯受体材料的发展，早在2019年基于PM6:Y-系列的具有近红外相应的有机太阳能电池的PCE已经达到15.7%。值得注意的是，对于近红外有机太阳能电池而言，另一个显著的优势特征是其能够实现半透明化的器件设计。半透明化意味着这类太阳能电池可以允许一部分光线透过其表面，而不仅仅是完全吸收所有的光。这种特性为多种应用场景提供了灵活性和创新性，尤其是在建筑一体化、智能窗户、电子设备的集成以及光电子器件与外部环境的协同应用等方面，该综述对此也作了全面分析（图2）。
近红外有机光电探测器 （NIR OPDs）
与近红外无机光电探测器相比，基于有机小分子和聚合物的近红外有机光电探测器具备室温操作、易于加工和与柔性基材兼容等特点（图3）。因此，在可穿戴、移动电子产品等领域，近红外有机光电探测器展现出巨大的应用潜力。开发高性能的近红外光电探测器，需要综合考虑材料的近红外吸收性能、器件的灵敏度和响应速度等关键因素。其中，寻找能够在近红外区域高效吸收光能的适当材料尤为关键。目前，一种常见的实现近红外光吸收的方法是设计具有较低带隙的材料。过去的几十年里，研究人员进行了大量探索，扩展了光电探测器的光谱响应范围，报道了许多适用于近红外光电探测器的有机近红外材料。本综述根据吸收波长介绍了一些代表性的有机小分子和聚合物材料，以供近红外光电探测器使用，同时简要描述了这些近红外有机光电探测器的潜在应用。
近红外有机发光二极管 （NIR OLEDs）
近红外有机发光二极管由于其天生的柔韧性、大面积应用和与广泛基底的兼容性，在新型“照明”系统的发展中占有优势。随着不断的探索，OLED经历了三代的发展：第一代采用纯有机荧光材料作为发光物质，第二代采用有机金属络合物作为发光物质的磷光OLED，第三代采用热激活延迟荧光（TADF）材料作为发光物质的OLED。不论是哪一代的OLED，它们的目标都是提高外部量子效率（EQE），这是OLED的关键参数（图4）。综述中根据电致发光波长的顺序，介绍三代NIR OLEDs中每一代的代表性材料和器件。
近红外有机激光器 & 近红外有机光波导
近红外激光由于在传感、显示和光子集成电路等方面的潜在应用而备受关注。自1966年首次报道有机染料激光器以有机染料为增益介质以来，由于其可调谐的有机染料化学结构、简单的制备工艺和较大的受激发射截面，引起了广泛关注。随着技术发展，有机染料激光器表现出可调谐的波长范围、高输出功率、易于控制的吸收和增益以及连续波产生等优势。与传统的液体有机染料激光器相比，由于其高效、小巧、对健康和环境的危害小，得到了广泛应用。然而，它们仍存在高缺陷密度、低光学增益和稳定性差等问题。相比之下，有机单晶激光器低缺陷、高光学增益和良好稳定性的优异特性备受瞩目。研究人员根据激光波长总结了基于有机染料掺杂和有机晶体的两类近红外有机固态激光器，并简要介绍了几种代表性的单组分和多组分近红外有机光波导材料。
总结和展望
本综述回顾总结了具有代表性的近红外（NIR）有机光电材料和器件，包括有机太阳能电池（OSCs）、有机光电探测器（OPDs）、有机发光二极管（OLEDs）、有机激光器和有机光波导。全面介绍了NIR OSCs中的代表性给体和受体、NIR OPDs中的小分子和聚合物材料、三代NIR OLEDs中的代表性材料、NIR染料掺杂激光器和晶体激光器，以及NIR有机光波导的发展。尽管NIR有机光电材料在近几十年内迅速发展，但仍存在挑战（图5）。今后，人们需要开发高性能的NIR光电材料，使之具备高发光量子产率、更长波长吸收或发射等特性。比如，对于NIR发光材料而言，需要克服能隙定律引起的非辐射跃迁问题来提高光致发光量子产率，进而改善电致发光器件在长波长处的外量子效率。随着这些挑战逐渐被克服，有机NIR光电材料和器件将在不久的将来取得更大的进展。
期刊简介
Advanced Photonics（AP）创刊于2019年，是一本重点关注新兴光学领域的基础与应用研究成果、聚焦最新及快速发展的光学与光子学学科的国际OA期刊。期刊入选中国科协高起点新刊计划，2021年被SCI收录，2023年影响因子17.3，在全球100种JCR光学期刊中位列第4（Q1区），中国科学院一区。创刊以来AP发表了众多国际顶尖学者的高水平学术论文，并以采访、新闻、评论等丰富的形式，展现了光学与光子学领域的最近进展。姊妹刊Advanced Photonics Nexus（APN）接收AP的快速转投和自然来稿，致力于成为既发表基础研究类又发表工程应用类文章的综合性大刊。
