有机-无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种有机

【技术实现步骤摘要】
有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器


[0001]本专利技术涉及一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器。

技术介绍

[0002]近红外光具有在传播介质中高穿透、低衰减的特性。具有近红外选择性探测能力的近红外窄波段光电探测器，由于其光谱选择性敏感的特点，可抵抗背景辐射干扰，能够满足安防、生物传感和智能监测等领域的要求，正受到越来越多的关注。传统的近红外窄波段光电探测器需要在无机半导体(如硅或III
‑
V族化合物半导体)上额外集成滤光片，器件结构复杂。
[0003]可溶液可加工有机半导体具有柔性好、成本低、可大面积制备、分子结构可裁剪、光电性能可调等优点，被认为是下一代光电传感器的重要候选材料。利用具有本征窄波段吸收的有机半导体作为活性层，是实现窄波段光电探测的最为有效的途经。然而，目前仍然缺乏具有本征窄波段吸收特征的近红外光敏半导体材料。目前，以近红外光敏有机半导体材料实现近红外窄波段探测主要基于三种原理：电荷收集窄化(CCN)、Frenkel激子离解窄化(EDN)和电荷转移(CT)吸收。其中CCN与EDN所需要的活性层薄膜厚度远远超过有机半导体的载流子扩散距离，限制了器件外量子效率(EQE)和响应速度的提升。电荷转移(CT)吸收对近红外光的吸收效率很低，难以实现对弱光信号的敏感响应。对于综合性能优异的近红外窄波段光电探测器而言，往往需要兼备小的半峰宽(如小于100nm)、高外量子效率(EQE)、高的近红外可见光抑制比、低噪声、快速响应等特点，目前近红外窄波段光电探测器还无法同时具备以上特征。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术具体采用如下技术方案：
[0006]一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其包括基底以及从基底自下而上顺次层叠的透明电极层、空穴传输层、可见光滤镜层、电子滤镜层、近红外活性层、空穴阻挡层和金属电极层；所述可见光滤镜层为有机
‑
无机杂化钙钛矿薄膜材料，由甲基碘化胺和碘化铅的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液在空穴传输层上旋涂成膜后退火而成；所述电子滤镜层为CuSCN薄膜；所述的近红外活性层为PM6和Y6的复合薄膜。
[0007]需说明的是，本专利技术中化合物PM6的全称为Poly{1
‑
(5
‑
(4,8
‑
bis(5
‑
(2
‑
ethylhexyl)
‑4‑
fluorothiophen
‑2‑
yl)
‑6‑
methylbenzo[1,2
‑
b:4,5
‑
b']dithiophen
‑2‑
yl)thiophen
‑2‑
yl)
‑
5,7
‑
bis(2
‑
ethylhexyl)
‑3‑
(5
‑
methylthiophen
‑2‑
yl)
‑
4H,8H
‑
benzo[1,2
‑
c:4,5
‑
c']dithiophene
‑
4,8
‑
dione}，其化学结构式为：
[0008][0009]化合物Y6的全称为2,2'
‑
((2Z,2'Z)
‑
((12,13
‑
bis(2
‑
ethylhexyl)
‑
3,9
‑
diundecyl
‑
12,13
‑
dihydro
‑
[1,2,5]thiadiazolo[3,4
‑
e]thieno[2”,3”:4',5']thieno[2',3':4,5]pyrrolo[3,2
‑
g]thieno[2',3':4,5]thieno[3,2
‑
b]indole
‑
2,10
‑
diyl)bis(methanylylidene))bis(5,6
‑
difluoro
‑3‑
oxo
‑
2,3
‑
dihydro
‑
1H
‑
indene
‑
2,1
‑
diylidene))dimalononitrile，其化学结构式为：
[0010][0011]作为优选，所述的基底的材料为玻璃或石英。
[0012]作为优选，所述的透明电极层的材料为银、铝、镁、铜、金、氧化铟锡或氟掺氧化铟锡。
[0013]作为优选，所述的空穴传输层的材料为PEDOT:PSS、CuOx或NiOx。
[0014]作为优选，所述的可见光滤镜层制备方法为：将甲基碘化胺、碘化铅混合溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，碘化铅与N,N
‑
二甲基甲酰胺的配比为50
‑
800毫克:1毫升，甲基碘化胺和碘化铅的摩尔比为1:1，搅拌过夜，获得前驱体溶液；采用溶液旋涂的方法，取前驱体溶液在空穴传输层上旋涂成膜，然后退火。
[0015]作为优选，所述的可见光滤镜层厚度范围为0.3
‑
2微米
[0016]作为优选，所述的电子滤镜层厚度范围为20
‑
200纳米。
[0017]作为优选，所述的可见光滤镜层制备过程中，旋涂采用的旋转速度范围1000
‑
6000转/分钟，旋转时间范围20
‑
80秒；退火温度范围70
‑
150℃，退火时间范围1
‑
10分钟。
[0018]作为优选，所述的空穴阻挡层的材料为C60或ZnO或BCP。
[0019]作为优选，所述的金属电极层的材料为银/铝混合物、银、铝或金。
[0020]本专利技术通过合理的器件结构设计，采用在有机近红外活性层上方引入可以充分吸收可见光的可见光滤镜层，和可以阻挡可见光生电子的电子滤镜层的方法，既避免了有机近红外光敏层暴露于可见光产生对可见光的响应，又防止了可见光滤镜层在吸收可见光时产生的可见光生电荷被电极收集，从而屏蔽了可见光信号，实现了可见盲窄波段近红外选择性探测。可见光滤镜层、电子滤镜层与近红外活性层均采用溶液法制备，并与近红外活性层紧密联结成为一个整体，器件结构简单，便于大面积制备，为高性能近红外窄波段探测器的低成本制备提供了新的途经。
附图说明
[0021]图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其特征在于包括基底(1)以及从基底(1)自下而上顺次层叠的透明电极层(2)、空穴传输层(3)、可见光滤镜层(4)、电子滤镜层(5)、近红外活性层(6)、空穴阻挡层(7)和金属电极层(8)；所述可见光滤镜层(4)为有机
‑
无机杂化钙钛矿薄膜材料，由甲基碘化胺和碘化铅的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液在空穴传输层(3)上旋涂成膜后退火而成；所述电子滤镜层(5)为CuSCN薄膜；所述的近红外活性层(6)为PM6和Y6的复合薄膜。2.根据权利要求1所述的一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其特征在于所述的基底(1)的材料为玻璃或石英。3.根据权利要求1所述的一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其特征在于所述的透明电极层(2)的材料为银、铝、镁、铜、金、氧化铟锡或氟掺氧化铟锡。4.根据权利要求1所述的一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其特征在于所述的空穴传输层(3)的材料为PEDOT:PSS、CuOx或NiOx。5.根据权利要求1所述的一种有机
‑
无机复合可见盲窄波段近红外光电探测器，其特征在于所述的可见光滤镜层(4)制备方法为：将甲基碘化胺、碘化铅混合溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，碘化铅与N,N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，刘智鑫，陈红征，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：