有机半导体因其高度可调的分子结构和优异的溶液加工性能，在新一代光电器件中展现出广阔的应用前景，在短波红外（SWIR）光电探测领域同样备受关注。然而根据能隙定律，随带隙降低，分子材料光生激子/载流子的非辐射复合速率呈指数级上升，从而导致SWIR有机光电探测器（OPD）的光响应度（R）下降，进而限制了比探测率（D*）的提升。

近日，中国科学院化学研究所林禹泽研究员采用氘代SWIR有机半导体策略，有效降低了分子的伸缩振动频率，减弱了非辐射复合，从而提升了SWIR OPD的R和D*。

通过对SWIR 分子L4中的给电子稠核、π桥和拉电子端基进行分区域选择性氘代，合成了五种氘代衍生物（B-2D、C-2D、BC-4D、BT-12D和BCT-14D），系统研究了其光电性质变化。

相较于未氘代的L4，合理氘代的BT-12D表现出更低的分子振动频率和更强的荧光强度，其非辐射复合得到有效抑制，表现出最优的光电半导体性质。基于PDPPDTP: BT-12D构建的OPD相较于PDPPDTP: L4表现出更高的激子解离效率和更弱的载流子复合，从而实现了更优的探测性能：在1.0-1.6 μm波段，R提升了13-43%；在1.3 μm波长下，D*提升约40%。

此外，氘代策略在SWIR分子材料体系中具有良好的普适性。基于氘代的L2-eC9-10D构建的OPD相比未氘代器件（L2-eC9）展现出更高的R、更高的D*以及更快的响应速度。PTB7-Th：L2-eC9-10D器件的D* （1.24×10¹² Jones @ 1.2 µm）相比未氘代器件（1.09×10¹² Jones）提升约14%。该研究为突破SWIR OPD性能瓶颈提供了新的策略。

Deuterating Narrow-Bandgap Organic Semiconductors for Sensitive Short-Wave Infrared Photodetection

Dr. Zhenzhen Zhang, Yujie Yang, Dr. Tengfei Li, Huiqing Hou, Yifei Geng, Prof. Qianqian Lin, Prof. Yuze Lin

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202507637