一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器。所述光电探测器，由衬底、电极、有机电子给体(或受体)半导体层、有机电子受体(或给体)半导体层和电极依次层叠构成。其特征在于，在不需要额外的光学滤光片或其它滤光系统的情况下，通过切换器件的探测方向，实现对紫外－可见光－近红外不同波段的光信号高灵敏和高选择性的探测。该有机光电探测器所使用的半导体层和半导体，为光学吸收互补的电子给体型/受体型，或者受体型/给体型有机半导体材料,通过溶液旋涂，刮涂，丝网印刷，喷墨打印，喷涂或者真空热蒸镀成膜加工获得。得。得。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器


[0001]本专利技术涉及光电器件领域，特别是有机光电探测器的
，具体涉及一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器。

技术介绍

[0002]随着科技的进步和社会的发展，光电探测器在我们的日常生活中发挥了重要作用，例如在夜视、图像感测、光通信、医学诊断和环境监测等方面有重要应用。如今，大多数商用光电探测器都使用基于无机元素半导体(例如,硅和锗等)或化合物半导体(例如III
‑
V半导体砷化镓等)制作的。然而，这些无机光电探测器存在诸多缺点，比如,机械延展性不足、制造过程复杂且造价昂贵、制造过程污染大以及需要在低温下使用等，极大地限制了此类光电探测器的大规模大面积应用。由有机半导体材料制成的有机光电探测器具有重量轻，柔韧性好、低成本以及大面积制造的优点，能很好地弥补了商业无机光电探测器的缺点。最近，高性能有机光电探测器的报道层出不穷，除响应时间(主要受制于载流子迁移率)以外，在其它的众多性能参数中，有机光电探测器都表现出与商用无机光电探测器可媲美的优异性能，具备商业化生产和大规模应用的前景。
[0003]仅检测特定波长的光而对其他波长的光没有响应的光电探测器称为光谱选择性光电探测器或者窄谱带响应光电探测器。目前,窄谱带响应光电探测器已在智能手机、物联网、自动驾驶汽车和高级驾驶员辅助系统等领域得到广泛应用。然而，为了获得选择性的光响应,往往需要添加额外的带通滤光片或者滤光片系统来过滤特定所需检测光谱范围之外的光。而这一要求,往往会降低光电探测器的整体灵敏度，并显著增加设备集成的复杂性和制造成本。同时,由于柔性不足和技术限制,带通滤光片或者滤光片系统很难在弯曲或柔性大面积光电探测器中得到使用。
[0004]在过去的几年中，多波段光谱选择性响应的有机光电探测器有了一定的发展，有望在环境监测，医学诊断，健康，安全性监视等方面得到应用。得益于有机半导体的优异而齐备的光学性质,有机光电探测器丰富多样的器件结构，几种无过滤器的选择性有机光电探测器制备方法被开发出来，例如使用窄带吸收光的有机材料，采用光学微腔结构和采用电荷收集窄化技术实现。但是，这些方法受到有机材料特定吸收的限制，并且只能检测特定的波长范围内光，如需检测其它波长范围的光，则需要更换吸光材料，重新制作器件，这无疑增加了制作成本，使其应用受到了限制。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的缺点和不足之处，专利技术了一种自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器。这是一种平面异质结有机二极管，在无需任何光学滤光器或额外技术手段的条件下实现光谱选择性响应。此外，这种有机光电探测器对顶部和底部入射的光均有响应，且呈现出不同的光谱响应范围。通过顶部或底部入射，实现一个器件对两种不同波长范围的光进行选择性探测。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案实现。
[0007]一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，器件结构依次由基底衬底、第一电极、有机电子给体(或受体)半导体层、有机电子受体(或给体)半导体层和第二电极依次层叠而成。
[0008]进一步地，使用正置或者倒置器件结构制备器件，正置结构中第一电极为阳极，第二电极为阴极，有机电子给体(或受体)半导体层为电子给体型材料，有机电子受体(或给体)半导体层为电子受体型材料；倒置结构中，第一电极为阴极，第二电极为阳极，有机电子给体(或受体)半导体层为电子受体型材料，有机电子受体(或给体)半导体层为电子给体型材料。
[0009]进一步地，有机电子给体(或受体)半导体层和有机电子受体(或给体)半导体层通过溶液旋涂，刮涂，丝网印刷，喷墨打印，喷涂或者真空热蒸镀成膜制备加工手段之一获得，构成半导体薄膜的平面异质结。
[0010]进一步地，第一电极和第二电极是透光电极，包括无机透明电极、有机透明电极、半透明金属电极中的一种以上。
[0011]进一步地，所述无机透明电极选自氧化铟锡ITO、金属纳米线、纳米银浆或铝掺杂的氧化锌AZO；所述有机透明电极选自高导3,4
‑
乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐PEDOT:PSS、碳纳米管CNT或石墨烯；所述半透明金属电极选自锂、镁、钙、锶、钡、铝、铜、金、银或铟。
[0012]进一步地，所述电子给体型材料为有机共轭小分子，寡聚物或聚合物。
[0013]进一步地，所述电子受体型材料为富勒烯及其衍生物，有机共轭小分子，寡聚物或聚合物。
[0014]进一步地，所述有机电子给体材料为含有共轭结构的共轭聚合物材料,比如以下给出示例用的材料聚[2，6
‑
(4，8
‑
双(5
‑
(2
‑
乙基己基))噻吩
‑2‑
基)
‑
苯并[1，2
‑
b:4，5
‑
b']二噻吩
‑
alt
‑
5，5
‑
(1'，3'
‑
二
‑2‑
噻吩)
‑
5'，7'
‑
双(2
‑
乙基己基)
‑
苯并[1'，2'
‑
c:4'，5'
‑
c']二噻吩
‑
4，8
‑
二酮](PBDB
‑
T)。
[0015][0016]进一步地，所述的有机电子受体材料为富勒烯及其衍生物，有机共轭小分子，寡聚物，聚合物。比如以上给出图中示例用的材料3,9
‑
二(2
‑
亚甲基
‑
((3
‑
(1,1
‑
二氰甲烯基)
‑
6,7
‑
二氟)
‑
茚酮))
‑
5,5,11,11
‑
四(4
‑
己基苯基)
‑
二噻吩并[2,3
‑
d:2,3
‑
d]‑
s
‑
引达省[1,2
‑
b:5,6
‑
b]二噻吩(IT
‑
4F)。
[0017]本专利技术中，所述电子给体型材料和电子受体型材料具有互补的光吸收特性。
[0018]本专利技术中，该探测器对顶部和底部入射光信号均有高灵敏度响应，且对不同波段
呈现选择性响应性。
[0019]本专利技术中，在具有双面响应特性的前提下，探测器对顶部和底部入射光具有不同的响应范围，重叠度很低。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和优点：
[0021](1)本专利技术中描述的自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器具有自滤光性，无需额外的光学滤光器或其他滤光手段即可实现选择性响应,即窄谱带响应。与现有的通过宽光谱响应光电探测器配合光学滤光片使用才得以实现选择性光谱响应的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，器件结构依次由基底衬底(1)、第一电极(2)、有机电子给体(或受体)半导体层(3)、有机电子受体(或给体)半导体层(4)和第二电极(5)依次层叠而成。2.根据权利要求1所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，使用正置或者倒置器件结构制备器件，正置结构中第一电极(2)为阳极，第二电极(5)为阴极，有机电子给体(或受体)半导体层(3)为电子给体型材料，有机电子受体(或给体)半导体层(4)为电子受体型材料；倒置结构中，第一电极(2)为阴极，第二电极(5)为阳极，有机电子给体(或受体)半导体层(3)为电子受体型材料，有机电子受体(或给体)半导体层(4)为电子给体型材料。3.根据权利要求1所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，有机电子给体(或受体)半导体层(3)和有机电子受体(或给体)半导体层(4)通过溶液旋涂，刮涂，丝网印刷，喷墨打印，喷涂或者真空热蒸镀成膜制备加工手段之一获得，构成半导体薄膜的平面异质结。4.根据权利要求1所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，第一电极(2)和第二电极(5)是透光电极，包括无机透明电极、有机透明电极、半透明金属电极中的一种以上。5.根据权利要求4所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，所述无机透明电极选自氧化铟锡ITO、金属纳米线、纳米银浆或铝掺杂的氧化锌AZO；所述有机透明电极选自高导3,4
‑
乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐PEDOT:PSS、碳纳米管CNT或石墨烯；所述半透明金属电极选自锂、镁、钙、锶、钡、铝、铜、金、银或铟。6.根据权利要求2所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，所述电子给体型材料为有机共轭小分子，寡聚物或聚合物。7.根据权利要求2所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，所述电子受体型材料为富勒烯及其衍生物，有机共轭小分子，寡聚物或聚合物。8.根据权利要求1所述的高灵敏度自滤光多波段窄谱带响应有机光电探测器，其特征在于，所述电子给体型材料和电子受体型材...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏滨，曹欢，司乙川，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：