本发明专利技术公开了一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，包括玻璃基片，玻璃基片的一个表面上镀有ITO电极层，ITO电极层表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲层及Al电极层。本发明专利技术还公开了一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法。本发明专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器sss，活性层采用四元体异质结结构，选用四种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原理，进而扩大有机光电探测器的光谱响应范围。
Quaternary Wide Spectrum High Specific Detectivity Organic Photodetector and Its Preparation Method
The invention discloses a four-element wide spectrum high specific detection organic photodetector, which comprises a glass substrate, one surface of which is coated with ITO electrode layer, and the surface of ITO electrode layer is coated with an anode buffer layer, an active layer, a cathode buffer layer and an Al electrode layer from bottom to top. The invention also discloses a preparation method of a quaternary wide spectrum high specific detection rate organic photoelectric detector. The organic photodetector SSS with wide spectrum and high specific detection rate adopts a quaternary heterojunction structure in the active layer, chooses four kinds of photosensitive materials with different absorption spectra, and uses the principle of complementary absorption spectra to expand the spectral response range of the organic photodetector.
【技术实现步骤摘要】
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法
本专利技术属于有机光电探测装置
，涉及一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，本专利技术还涉及该有机光电探测器的制备方法。
技术介绍
光电探测器是将光信号转换成电信号的器件，在军事和国民经济各个领域有着广泛的用途。目前，商业化的光电器件主要采用无机材料，但它们的生产成本高昂，加工工艺复杂，不利于大规模生产。相比之下，有机半导体材料则具有加工性能优异、成本低廉、可大面积制作等优点，但电子迁移率低，稳定性差，对一定波长的光线探测能力有限。目前有机光电探测器和有机太阳能电池等光电转换器件的活性层大多数光谱响应范围窄，部分响应范围宽的有机光电探测器结构比较复杂，制备工艺要求高，光电特性差。核心问题是有机光电探测器存在三基色响应不全、探测率和线性动态范围较低等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，能够扩大有机光电探测器的光谱响应范围，提高有机光电探测器的探测率。本专利技术所采用的第一种技术方案是，四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，包括玻璃基片，玻璃基片的一个表面上镀有ITO电极层，ITO电极层表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲层及Al电极层。本专利技术采用的第一种技术方案的特点还在于：阳极缓冲层为PEDOT(聚3,4-亚乙二氧基噻吩)和PSS(聚苯乙烯磺酸)的混合物层，阳极缓冲层的厚度为30nm～50nm。活性层为PBDTTT-F(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1.2-b:4,5-b]二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩))、P3HT(聚-3己基噻吩)、PC61BM([6,6]-苯基-碳61-丁酸甲酯)、PC61BM([6,6]-苯基-碳61-丁酸甲酯)和PBDTTT-C聚[(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-B：4,5-B']二噻吩)-2,6-二基-交替-(4-(2-乙基己)-无[3,4-b]噻吩))-2,6-二基]的混合物层，且P3HT、PC61BM、PBDTTT-F、PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；活性层的厚度为150nm～200nm。活性层的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C和P3HT，活性层的电子受体材料为PC61BM。阴极缓冲层的材料为LiF(氟化锂)，阴极缓冲层的厚度为0.8nm～1.5nm。Al电极层的厚度为80nm～100nm。本专利技术采用的另一种技术方案是：四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述步骤进行：步骤1，在玻璃基片上镀ITO电极层，得到镀有ITO电极层的玻璃基片；步骤2，在ITO电极层旋涂PEDOT和PSS的混合物，得到镀有阳极缓冲层的玻璃基片；步骤3，将PBDTTT-F、PBDTTT-C、P3HT和PC61BM溶于氯苯中形成混合溶液，将混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层，得到镀有活性层的玻璃基片；步骤4，在活性层上蒸镀LiF层，得到镀有阴极缓冲层的玻璃基片；步骤5，在阴极缓冲层上沉积Al电极层，得到有机光电探测器。本专利技术另一种技术方案的特点还在于：步骤1中在玻璃基片上镀ITO电极层后，采用湿法清洗镀有ITO电极层的玻璃基片，然后用纯氮气吹干或红外烘干。将镀有ITO电极层的玻璃基片置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层表面旋涂PEDOT:PSS混合物，旋涂完毕后将玻璃基片放在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min，得到镀有阳极缓冲层的玻璃基片。步骤3中将混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层后，在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min。本专利技术的有益效果是(1)本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，活性层采用四元体异质结结构，选用四种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原理，进而扩大有机光电探测器的光谱响应范围；(2)本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，活性层旋涂完，通过适当温度的退火处理，使得器件内部形成电荷传输通道，提高载流子的迁移率，进一步提高激子解离率，从而使聚合物结构有序化并促进可见光吸收；(3)本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，阳极缓冲层和阴极缓冲层对活性层进行修饰，能够增强空穴或电子的收集，从而提高光生电流，并且阻挡电子或空穴减小暗电流，提高探测器的比探测率；(4)本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，为图像传感器高集成以及小单元面积化提供了前端器件基础；(5)本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，工艺简单，对于设备的要求低。附图说明图1是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的结构示意图；图2是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的工作原理图；图3是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的吸收光谱图；图4是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在无光照射下的电流-电压特性曲线图；图5是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在蓝光照射下的电流-电压特性曲线图；图6是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在绿光照射下的电流-电压特性曲线图；图7是本专利技术四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在绿光照射下的电流-电压特性曲线图。图中，1.玻璃基片，2.ITO电极层，3.阳极缓冲层，4.活性层，5.阴极缓冲层，6.Al电极层。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，如图1所示，包括玻璃基片1，玻璃基片1的一个表面上镀有ITO电极层2，ITO电极层2表面由下而上依次涂覆有30nm～50nm厚的阳极缓冲层3、150nm～200nm厚的活性层4、0.8nm～1.5nm厚的阴极缓冲层5及80nm～100nm厚的Al电极层6；其中阳极缓冲层3为PEDOT和PSS的混合物层；活性层4为PBDTTT-F、P3HT、PC61BM和PBDTTT-C的混合物层，活性层4的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C和P3HT，活性层4的电子受体材料为PC61BM，且P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；阴极缓冲层的材料为LiF。本专利技术的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的使用原理如下：本专利技术的有机光电探测器是基于光生电子-空穴对在偏压下的快速解离的光电激发机制。活性层4的本体异质结中电荷分离的驱动力主要是给-受体最低空置轨道(LUMO)能级差，即给-受体界面处的电子势垒。活性层4采用了PCBM、P3HT、PBDTTT-C和PBDTTT-F的混合物，其中PCBM材料的吸收光谱的范围为350～400nm,P3HT材料的吸收光谱的范围为400～650nm，PBDTTT-F材料的吸收光谱的范围为630～750nm，PBDTTT-C材料的吸收光谱的范围为660～800nm。将四种材料共混后的活性层吸收光谱为350～800nm，几乎覆盖了可见光所有波长，拓宽了活性层光谱响应范围；本专利技术的有机光电探测器能级结构如图2所示，根据活性层聚合物之间的能带关系，其界面处势垒大于激子结合能，因而对激子解离和电荷注入都是足够的，因此器件内部能够形成良好的电荷输运通道。阳极缓冲层3和阴极缓冲层5对活性层4进行修饰，能够增强空穴或电子的收集，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，包括玻璃基片(1)，所述玻璃基片(1)的一个表面上镀有ITO电极层(2)，所述ITO电极层(2)表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层(3)、活性层(4)、阴极缓冲层(5)及Al电极层(6)。
【技术特征摘要】
1.四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，包括玻璃基片(1)，所述玻璃基片(1)的一个表面上镀有ITO电极层(2)，所述ITO电极层(2)表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层(3)、活性层(4)、阴极缓冲层(5)及Al电极层(6)。2.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述阳极缓冲层(3)为PEDOT和PSS的混合物层，所述阳极缓冲层(3)的厚度为30nm～50nm。3.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述活性层(4)为PBDTTT-F、P3HT、PC61BM和PBDTTT-C的混合物层，且P3HT、PC61BM、PBDTTT-F、PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；所述活性层(4)的厚度为150nm～200nm。4.根据权利要求3所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述活性层(4)的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C和P3HT，所述活性层(4)的电子受体材料为PC61BM。5.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述阴极缓冲层(5)的材料为LiF，所述阴极缓冲层(5)的厚度为0.8nm～1.5nm。6.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述Al电极层(6)的厚度为80nm～100nm。7.四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，其特征在于，具体按照下述步骤进...
【专利技术属性】
技术研发人员：安涛，王永强，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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