双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机光电倍增探测器制作领域，公开了一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法。包括依次设置的阳极层、阳极修饰层、界面修饰层、活性层和阴极层（5），所述界面修饰层为三氧化二铝。所述阳极层材质为氧化铟锡层，阳极修饰层材质为聚(3,4

Organic photomultiplier detector with bidirectional bias response and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机光电倍增探测器制作领域，具体是一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]陷阱辅助的载流子隧穿有机光电倍增探测器因质量轻、可溶液制备、柔性、环境友好、成本低、取材广泛及高的灵敏度等诸多优点而备受关注。在有机光电倍增探测器的研究中，PEDOT:PSS因其优良的空穴传输特性被广泛应用于阳极修饰层，但基于PEDOT:PSS阳极修饰层的有机光电倍增探测器只能在单向偏压下工作，无法实现在双向偏压下的响应，这在一定程度限制了其在某些特定场景的应用。因此，探寻一种可实现双向偏压响应的有机光电倍增探测器是当前最为紧要的任务。诸多研究表明利用聚芴类阳极修饰层代替PEDOT:PSS或者在PEDOT:PSS与活性层之间插入数十纳米厚的界面修饰层可以实现双向偏压响应，但会导致器件外量子效率EQE以及响应率R的降低。
[0003]为了实现双向偏压响应且高性能的有机光电倍增探测器，我们在PEDOT:PSS与活性层之间插入超薄0.8
±ꢀ
0.02 nm厚的Al2O3界面修饰层，利用活性层中电子陷阱辅助外电路空穴大量隧穿注入功能，器件在实现双向偏压响应的同时，保持很高的外量子效率EQE和响应率R，实现了一种基于超薄三氧化二铝界面修饰双向偏压响应的高性能有机光电倍增探测器。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法，以实现双向偏压响应的同时，保持高的外量子效率EQE和响应率R。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，包括依次设置的阳极层、阳极修饰层、界面修饰层、活性层和阴极层，所述界面修饰层为三氧化二铝。
[0006]所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，所述阳极层材质为氧化铟锡层，阳极修饰层材质为聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)
‑
聚苯乙烯磺酸，即PEDOT:PSS，活性层材质为聚3
ꢀ‑
己基噻吩:苯基
‑
C
70
‑
丁酸甲酯，即P3HT:PC
70
BM，阴极层材质为铝、银或者金层。
[0007]所述阳极修饰层厚度为25
ꢀ±ꢀ
0.2 nm，活性层厚度为270
±ꢀ
0.2nm，阴极层厚度为100
±ꢀ
20 nm。
[0008]所述界面修饰层厚度为0.8
±ꢀ
0.02 nm。
[0009]本专利技术还提供了所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器的制备方法，包括以下步骤：S1、活性层溶液配制；S2、把ITO导电玻璃片清洗干净并用等离子清洗机进一步处理后，作为阳极层，在
阳极层上旋涂PEDOT:PSS层作为阳极修饰层；S3、在阳极修饰层上原子层沉积三氧化二铝作为界面修饰层；S4、在界面修饰层上旋涂P3HT:PC
70
BM层作为活性层；S5、在活性层上热蒸镀厚度为铝、银或金作为阴极层。
[0010]所述步骤S1中，活性层溶液配制的方法为：分别将40毫克P3HT、PC
70
BM分别溶解于1毫升邻二氯苯，并在60℃下搅拌均匀后，取0.01毫升配置好的PC
70
BM溶液与配置好的1毫升P3HT溶液混合后同样在60℃下搅拌均匀，获得P3HT:PC
70
BM质量比为100:1的活性层溶液。
[0011]所述步骤S2中，旋涂PEDOT:PSS阳极缓冲层后将其置于加热台上，在120℃下退火15 min，然后常温静置至少5 min后进入下一步。
[0012]所述步骤S3中界面修饰层的制备方法具体为：采用三甲基铝和水蒸气在腔体温度为150℃条件下发生化学反应，并以循环1次约为0.1 nm的沉积速率，通过控制循环次数来确定沉积三氧化二铝薄膜的厚度，然后真空静置至少5 min后进入下一步。
[0013]所述步骤S4的具体步骤为：在界面修饰层上以转速1200 rpm旋涂活性层溶液，旋涂完成后直接置于加热台上，在80℃下退火20 s，之后手套箱中静置3 min以上后进入下一步。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术提供一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器及其制备方法，通过在在阳极修饰层与活性层之间插入超薄Al2O3界面修饰层，在有机光电倍增探测器具有双向偏压响应的前提下，实现较高的外量子效率EQE、响应率R。实验证实，在
‑
19 V偏压，330 nm波长处，外量子效率EQE为17482.18 %，响应率为46.44 A/W，在19 V偏压，330 nm波长处，外量子效率EQE为1569720.04 %，响应率R为4169.49 A/W。也就是说，本专利技术在实现双向偏压响应的前提下，器件在正向偏压较反向偏压具有更高的外量子效率EQE和响应率R。
附图说明
[0015]图1：本专利技术实施例提供的一种有机光电倍增探测器的结构示意图；图中：1
‑
阳极层，2
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阳极修饰层，3
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界面修饰层，4
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活性层，5
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阴极层；图2本专利技术实施例中的有机光电倍增探测器的暗态及亮态电流密度
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电压特性曲线；图3：本专利技术实施例中的外量子效率曲线；图4：本专利技术实施例中的响应率曲线。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例一
如图1所示，本专利技术实施例提供了一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，其包括包括依次设置的阳极层1、阳极修饰层2、界面修饰层3、活性层4和阴极层5，阳极层是氧化铟锡（ITO），阳极修饰层2是厚度为25
ꢀ±ꢀ
0.2 nm的聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)
‑
聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS），界面修饰层3是厚度为0.8
±ꢀ
0.02 nm的三氧化二铝（Al2O3），活性层是厚度为270
±ꢀ
0.2nm的聚3
ꢀ‑
己基噻吩:苯基
‑
C
70
‑
丁酸甲酯(P3HT:PC
70
BM)，阴极层是厚度为100
±ꢀ
20 nm的铝、银或者金。
[0018]实施例二本专利技术实施例二提供了实施例一所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器的制备方法。本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，其特征在于，包括依次设置的阳极层（1）、阳极修饰层（2）、界面修饰层（3）、活性层（4）和阴极层（5），所述界面修饰层为三氧化二铝。2.根据权利要求1所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，其特征在于，所述阳极层（1）材质为氧化铟锡层，阳极修饰层材质为聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)
‑
聚苯乙烯磺酸，即PEDOT:PSS，活性层材质为聚3
ꢀ‑
己基噻吩:苯基
‑
C
70
‑
丁酸甲酯，即P3HT:PC
70
BM，阴极层材质为铝、银或者金层。3.根据权利要求1所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，其特征在于，所述阳极修饰层（2）厚度为25
ꢀ±ꢀ
0.2 nm，活性层（4）厚度为270
±ꢀ
0.2nm，阴极层（5）厚度为100
±ꢀ
20 nm。4.根据权利要求1所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器，其特征在于，所述界面修饰层（3）厚度为0.8
±ꢀ
0.02 nm。5.根据权利要求1~4任一项所述的一种双向偏压响应的有机光电倍增探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、活性层溶液配制；S2、把ITO导电玻璃片清洗干净并用等离子清洗机进一步处理后，作为阳极层（1），在阳极层（1）上旋涂PEDOT:PSS层作为阳极修饰层（2）；S3、在阳极修饰层（2）上原子层沉积三氧化二铝作为界面修饰层（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：石林林，崔艳霞，李国辉，张叶，王文艳，冀婷，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：