一种高灵敏度的有机光电二极管及其所构成的阵列，以及该有机光电二极管的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高灵敏度的有机光电二极管，其包括光敏层，其中所述光敏层为本体异质结结构，即(i)包括一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及给体材料D2

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度的有机光电二极管及其所构成的阵列，以及该有机光电二极管的制备方法


[0001]本专利技术属于有机光电探测器领域，具体涉及一种高灵敏度的有机光电二极管及其所构成的阵列，以及该有机光电二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]有机光电二极管，以及由其所构成的阵列，有望应用于机器视觉、健康监控以及生物特征识别等新兴领域。然而，尽管基于硅单晶的光电二极管已被广泛用于图像传感器的关键零部件，但它们仍具有较差的红外响应和较复杂的制造流程，这导致了其较高的制备成本，并限制其进一步的应用。传统的前向入射的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器由于较薄光感应层，在700
‑
1000nm的近红外光响应效率快速下降，单色图像传感器(如SONY IMX250)在850nm和940nm波长处的外量子效率(EQE)仅有18％和7％(参照菲力尔FLIR公司的图像传感器产品指南，https://www.flir.com/discover/iis/machine
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述高灵敏度的有机光电二极管包括光敏层，其中所述光敏层为本体异质结结构，所述光敏层包括一种或多种给体材料和一种或多种受体材料；所述光敏层(i)包括一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及给体材料D2
‑
Dn；并且所述给体材料D2
‑
Dn的能隙，大于给体材料D1的能隙和/或受体材料A1的能隙；或者(ii)包括一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及受体材料A2
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An；并且所述受体材料A2
‑
An的能隙，大于给体材料D1的能隙和/或受体材料A1的能隙；其中，n≥2。2.根据权利要求1所述高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层包括(i)一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及给体材料D2；并且所述给体材料D2的能隙，大于给体材料D1的能隙和/或受体材料A1的能隙；或者(ii)一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及受体材料A2；并且所述受体材料A2的能隙，大于给体材料D1的能隙和/或受体材料A1的能隙。3.根据权利要求2所述高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层包括一种给体材料D1与一种受体材料A1；以及受体材料A2；并且所述受体材料A2的能隙，大于给体材料D1的能隙和/或受体材料A1的能隙。4.根据权利要求3所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层的形态为非晶态或纳米晶态结构。5.根据权利要求3所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层的厚度为100
‑
500nm。6.根据权利要求5所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层的厚度为150
‑
400nm。7.根据权利要求1所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述高灵敏度的有机光电二极管选自倒装结构或正装结构；其中，所述倒装结构，从下至上依次包括基底、靠近基底的阴极、电子传输空穴阻挡层、光敏层、空穴传输电子阻挡层，靠近封装层的阳极和封装层；所述正装结构，从下至上依次包括基底、靠近基底的阳极、空穴传输电子阻挡层、光敏层、电子传输空穴阻挡层，靠近封装层的阴极和封装层。8.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述电子传输空穴阻挡层中的载流子迁移率，大于光敏层中所述受体材料的载流子迁移率；所述空穴传输电子阻挡层中的载流子迁移率，大于光敏层中所述给体材料的载流子迁移率。
9.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述电子传输空穴阻挡层和所述空穴传输电子阻挡层中材料的能隙，均大于光敏层中所述给体材料和所述受体材料的能隙。10.根据权利要求9所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述电子传输空穴阻挡层和所述空穴传输电子阻挡层的厚度，均小于光敏层的厚度。11.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述电子传输空穴阻挡层的材料选自有机化合物1、无机化合物1，或其组合；其中，所述有机化合物1选自富勒烯及其衍生物、4,7
‑
二苯基
‑
1,10
‑
菲啰啉、聚乙烯亚胺、聚乙氧基乙烯亚胺、2,9
‑
二甲基
‑
4,7
‑
联苯
‑
1,10
‑
邻二氮杂菲、[9,9
‑
二辛基芴
‑
9,9
‑
双(N,N
‑
二甲基胺丙基)芴]、溴代
‑
[9,9
‑
二辛基芴
‑
9,9
‑
双(N,N
‑
二甲基胺丙基)芴]、8
‑
羟基喹啉锂、1,3,5
‑
三(1
‑
苯基
‑
1H
‑
苯并咪唑
‑2‑
基)苯、双(2
‑
甲基
‑8‑
喹啉)
‑4‑
(苯基苯酚)铝、1,3,5
‑
三[(3
‑
吡啶基)
‑
苯
‑3‑
基]苯，或以上材料的混合物或复合物；所述无机化合物1选自氧化锌、氧化锡、铝掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、氧化钛、氧化钽、硫化锌、硫化铬，或以上材料的混合物或复合物。12.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述空穴传输电子阻挡层的材料选自有机化合物2、无机化合物2，或其组合；其中，所述有机化合物2选自4,4'
‑
环己基二[N,N'
‑
二(4
‑
甲基苯基)苯胺]、N,N'
‑
双(萘
‑1‑
基)
‑
N,N'
‑
双(苯基)
‑
联苯胺、N,N'
‑
双(萘
‑1‑
基)
‑
N,N'
‑
双(苯基)
‑
2,7
‑
二氨基9,9
‑
螺二芴、2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]
‑
9,9'
‑
螺二芴、4,4',4"
‑
三(咔唑
‑9‑
基)三苯胺、聚(4
‑
丁基三苯胺)、聚乙烯咔唑、聚苯乙烯
‑
N,N'
‑
二苯基
‑
N,N'
‑
双
‑
(3
‑
甲基苯基)
‑
(1,1)
‑
联苯
‑
4,4'
‑
二胺全氟环丁烷、聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐中的一种或多种；所述无机化合物2选自氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化亚铜、硫氰酸亚铜、硫化铜、碘化铜，或以上材料的混合物或复合物。13.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述阴极在光谱响应区内具有大于20％的透过率。14.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述阳极在光谱响应区内具有大于20％的透过率。15.根据权利要求7所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，所述光敏层中，所述给体材料D1和受体材料A1中的至少一种，其能隙＜1.77eV；并且当所述光敏层中存在(i)给体材料D2
‑
Dn时，所述给体材料D2
‑
Dn中，存在的最低能隙的给体材料的Dm，其最高已占分子轨道与给体材料D1的最高已占分子轨道的能级差的绝对值≤0.15eV；或(ii)受体材料A2
‑
An时，所述受体材料A2
‑
An中，存在的最低能隙的受体材料的Am，其最低未占分子轨道与受体材料A1的最低未占分子轨道的能级差的绝对值≤0.15eV。16.根据权利要求15所述的高灵敏度的有机光电二极管，其特征在于，当所述光敏层中存在(i)给体材料D2
‑
Dn时，所述给体材料D2
‑
Dn中，存在的最低能隙的给体材料的Dm，其能
隙与给体材料D1或受体材料A1中的具有较低能隙的材料的能隙差＞0.1eV；或(ii)受体材料A2
‑
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，宋煜，俞钢，杨喜业，邵麟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：