本发明专利技术公开了一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，包括ITO玻璃基片，ITO玻璃基片的一个表面上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层及Al电极层。本发明专利技术还公开了一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的制备方法，按照在玻璃基片上镀ITO电极层、在吹干后的ITO电极层上涂覆阳极缓冲层、在阳极缓冲层上涂覆活性层和在活性层上真空蒸镀Al电极层，退火，温度降至室温得到步骤。本发明专利技术的探测器工作电压低，外量子效率高，比探测率高，本发明专利技术的探测器的制备方法，工艺简单，对于设备的要求低。
A Low Voltage Multiplier Colour Organic Photodetector and Its Preparation Method
The invention discloses a low voltage multiplier color organic photodetector, which comprises an ITO glass substrate coated with an anode buffer layer, an active layer and an Al electrode layer on one surface of the ITO glass substrate. The invention also discloses a preparation method of a low voltage multiplying color organic photodetector. According to the steps of coating ITO electrode layer on glass substrate, coating anode buffer layer on dried ITO electrode layer, coating active layer on anode buffer layer and vacuum evaporating Al electrode layer on active layer, annealing and temperature dropping to room temperature, the preparation method is obtained. The detector of the invention has low working voltage, high external quantum efficiency and higher detection rate. The preparation method of the detector of the invention is simple, and the requirement for equipment is low.
【技术实现步骤摘要】
一种低电压倍增型彩色有机光电探测器及其制备方法
本专利技术属于有机半导体
，涉及一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，本专利技术还涉及一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的制备方法。
技术介绍
有机光电材料具有重量轻、制备工艺简单、易于加工成大面积、成本低以及响应光谱范围广、光吸收系数大等优点，可广泛应用于光电探测器。研发新的器件结构及其制造方法是提高光电探测器光响应度、量子效率、比探测率关键技术。常规结构有机光电探测器虽具有较低的工作电压，然而，由于外量子效率低(一般小于100％)，比探测率不高，限制着探测器在弱光条件下的应用因此，提高有机探测器探测能力至关重要。近几年人们利用电子陷阱辅助作用以及倒装器件结构，引入外电路电荷注入提高有机探测器的探测率。目前报道的几种探测器虽然在一些单色光下获得了高的光响应及比探测率，但是仍然存在着工作电压过高、三基色不全、结构复杂等问题。为了解决上述问题，本专利给出一种具有低工作电压，高光敏度(R)、高外量子效率(EQE)、高比探测率(D*)，且工艺简单的倍增型彩色有机光电探测器。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，工作电压低，外量子效率高，比探测率高。本专利技术的另一个目的是提供低电压倍增型彩色有机光电探测器的制备方法，制备方法简单，对设备要求低。本专利技术采用的第一种技术方案是，一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，包括ITO玻璃基片，ITO玻璃基片的一个表面上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层及Al电极层。本专利技术第一种技术方案的特点在于：阳极缓冲层为PEDOT:PSS层，且阳极缓冲层的厚度为32nm～38nm。活性层为由P3HT、PBDTTT-F、PC61BM与C60构成的复合层，所述活性层的厚度为190nm～210nm。P3HT与PBDTTT-F的质量比为11.8-12.2:7.8-8.2，P3HT与PC61BM的质量比为11.8-12.2:2.8-3.2，P3HT与C60的质量比为11.8-12.2:0-0.5。Al电极层的厚度为90nm-110nm。本专利技术采用的另一种技术方案是，一种低电压倍增型彩色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，清洗，吹干；步骤2，在吹干后的ITO电极层上涂覆阳极缓冲层；步骤3，在阳极缓冲层上涂覆活性层；步骤4，在活性层上真空蒸镀Al电极层，退火，温度降至室温，得到低电压倍增型彩色有机光电探测器。本专利技术另一种技术方案的特点还在于：步骤1中在在玻璃基片上镀ITO电极层后，对ITO电极层进行掩膜、图形刻蚀，然后再进行冲洗，吹干。步骤2具体按照下述方法进行：将PEDOT:PSS以3300rpm-3700rpm的速度旋涂在吹干后的ITO电极层上，旋涂的时间为50s-70s，然后在95℃-105℃的数控加热板上退火10min～15min。步骤3具体按照下述方法进行：步骤3.1，称取P3HT、PBDTTT-F、PC61BM和C60，其中P3HT与PBDTTT-F的质量比为11.8-12.2:7.8-8.2，P3HT与PC61BM的质量比为11.8-12.2:2.8-3.2，P3HT与C60的质量比为11.8-12.2:0-0.5；步骤3.2，将称取的P3HT、PBDTTT-F、PC61BM和C60均溶于1ml氯苯，然后在室温下用恒温磁力搅拌器充分搅拌15h，得到活性层溶液；步骤3.3，将所述活性层溶液以570rpm-630rpm的速度旋涂于阳极缓冲层上，旋涂时间为50s-70s；步骤3.4，在90℃～100℃的数控加热板上退火20min。步骤4中的真空蒸镀由oscillatingquartzminitors监控，控制真空蒸镀的速率为0.3nm·s-1，同时控制蒸镀的Al电极层的厚度为90nm-110nm；步骤4中的在真空中在105℃～115℃的温度下退火15min～20min。本专利技术的有益效果是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，工作电压低，外量子效率高，比探测率高；本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，性层采用在P3HT:PBDT-TT-F:PC61BM三相体异质结，利用光谱互补拓宽了活性层吸收光谱，实现三基色全吸收；本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，在活性层掺入小比例的C60作为电子能级陷阱，利用陷阱俘获的电子辅助作用，引起空穴注入，产生光电倍增，提高了探测器的光响应度、比探测率；本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，活性层中存在满足光生激子解离的P3HT:PC61BM和PBDTTT-F:PC61BM两种体异质结，确保探测器在低偏压下工作；本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，工艺简单，对于设备的要求低，适用于工业批量生产。附图说明图1是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的结构示意图；图2是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的吸收光谱图；图3是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的能级图；图4是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的光电倍增原理图；图5是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的C60陷阱能级俘获后的示意图；图6是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器在不同的光下的J-V曲线图；图7是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器在-4V偏压下红光的瞬态响应曲线；图8是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器在-4V偏压下绿光的瞬态响应曲线；图9是本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器在-4V偏压下蓝光的瞬态响应曲线。图中，1.ITO玻璃基片，2.阳极缓冲层，3.活性层，4.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。一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，如图1所示，包括ITO玻璃基片1，ITO玻璃基片1的一个表面上依次涂覆有32nm～38nm的PEDOT:PSS层、190nm～210nm的活性层3和90nm-110nm的Al电极层4。其中，活性层3为由P3HT、PBDTTT-F、PC61BM与C60构成的复合层，且活性层3中P3HT与PBDTTT-F的质量比为11.8-12.2:7.8-8.2，P3HT与PC61BM的质量比为11.8-12.2:2.8-3.2，P3HT与C60的质量比为11.8-12.2:0-0.5。本专利技术一种低电压倍增型彩色有机光电探测器中，阳极缓冲层2对主体活性层进行修饰，能够有效收集空穴，提高光生电流，同时减小暗电流；如图2和图3所示，活性层3为P3HT、PBDTTT-F、PC61BM与C60混合薄膜，活性层3可吸收可见光光谱范围所有波长的可见光，能够为光生激子可进行有效解离提供P3HT:PC61BM和PBDTTT-F:PC61BM两种体异质结，从而确保探测器具有低的工作电压；通过小比例的C60电子能级陷阱辅助作用，引起空穴注入，产生光电倍增，提高探测器的探测能力。如图3所示，当低电压倍增型彩色有机光电探测器施加正向电压时，阴极注入的电子在电场作用下克服有机材料与Al电极层阴极形成的三个势垒中最小的势垒0.4eV(PC61BM△E0.4eV，PBDT-TT-F△E0.76eV，P3HT△E1.1eV)进入PC61BM的LOMO能级，并输运到阳极或与阳极注入的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，包括ITO玻璃基片(1)，所述ITO玻璃基片(1)的一个表面上依次涂覆有阳极缓冲层(2)、活性层(3)及Al电极层(4)。
【技术特征摘要】
1.一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，包括ITO玻璃基片(1)，所述ITO玻璃基片(1)的一个表面上依次涂覆有阳极缓冲层(2)、活性层(3)及Al电极层(4)。2.根据权利要求1所述的一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，所述阳极缓冲层(2)为PEDOT:PSS层，且阳极缓冲层(2)的厚度为32nm～38nm。3.根据权利要求1所述的一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，所述活性层(3)为由P3HT、PBDTTT-F、PC61BM与C60构成的复合层，所述活性层(3)的厚度为190nm～210nm。4.根据权利要求3所述的一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，所述P3HT与PBDTTT-F的质量比为11.8-12.2:7.8-8.2，P3HT与PC61BM的质量比为11.8-12.2:2.8-3.2，P3HT与C60的质量比为11.8-12.2:0-0.5。5.根据权利要求1所述的一种低电压倍增型彩色有机光电探测器，其特征在于，所述Al电极层(4)的厚度为90nm-110nm。6.一种低电压倍增型彩色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行：步骤1，在玻璃基片上镀ITO电极层，清洗，吹干；步骤2，在吹干后的ITO电极层上涂覆阳极缓冲层(2)；步骤3，在阳极缓冲层(2)上涂覆活性层(3)；步骤4，在活性层(3)上真空蒸镀Al电极层(4)，退火，温度降至室温，得到低电压倍增型彩色有机光电探测器。7.根据权利要求6所述的一种低电压倍增型彩色有机光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中在在玻璃基片上镀ITO电极层...
【专利技术属性】
技术研发人员：安涛，龚伟，张俊，
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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