一种小分子有机光探测器及其制备方法技术

一种小分子光探测器，其包括一层或多层光敏层，其中，所述光敏层至少一层是经具有大共轭体系的化合物和其他化合物共蒸镀后所获得的薄膜。本发明专利技术通过大共轭体系的化合物和其他化合物共同蒸镀，从而获得混合薄膜或复合薄膜，再通过后处理的方式去除杂质。该方法可避免直接蒸镀金属配位大共轭体系的化合物可能发生的高温分解，使其在既定基板上沉积薄膜成为可能，并且得到的有机光探测器，具有优异的光电响应。本发明专利技术还涉及含有该小分子光探测器的小分子光探测器阵列。的小分子光探测器阵列。的小分子光探测器阵列。

A small molecule organic photodetector and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种小分子有机光探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电
，具体涉及一种小分子光探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机光探测器以其低廉的成本，和制备大面积、柔性光电器件方面的潜在优势，得到了人们的广泛关注，尤其在光谱探测和成像领域具有巨大的应用潜力。
[0003]分子量较小的有机光敏半导体可以通过真空蒸镀的方式制备成膜，与目前OLED产线的工艺兼容。其中大共轭体系的化合物及其金属配合物具有良好的光电性能，尤其是卟啉衍生物、酞菁衍生物和紫菜嗪衍生物，可以很方便地修饰分子骨架来调节吸收范围。
[0004]然而，卟啉、酞菁、紫菜嗪类分子的可修饰性受到了真空蒸镀工艺的限制。这是因为：一方面，由于卟啉/酞菁/紫菜嗪衍生物骨架的分子量较大，修饰后分子量将会进一步增加，还要加上配位的金属；另一方面，由于卟啉/酞菁/紫菜嗪衍生物骨架具有较强的平面性和刚性，具有很强的分子间相互作用，再加上配位金属之间的相互作用，导致其升华温度大幅提高，最终可能无法使用真空蒸镀加工分离提纯，甚至无法真空蒸镀加工。
[0005]比如，S.R.Forrest等人为了将吸收波长拓宽到红外，开发了一系列带状卟啉分子，由两个锌卟啉分子并环而成，分子量超过了1000g/mol，但其只能通过溶液加工的方法制备成光探测器件(Adv.Mater.2010,22,2780
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2783)，这与目前OLED产线的工艺并不兼容。
[0006]因此，亟需找到一种技术方案，来解决现有技术存在的缺陷。
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技术实现思路

[0007]本专利技术所涉及的一种小分子光探测器及其制备方法。通过大共轭体系的化合物和金属化合物在真空中共同沉积，从而获得混合薄膜或复合薄膜，再通过后处理的方式去除杂质。该方法可避免直接蒸镀金属配位大共轭体系的化合物可能发生的高温分解，使其在既定基板上沉积薄膜成为可能，并且得到的有机光探测器，具有优异的光电响应。
[0008]本专利技术的一个目的是提供一种小分子光探测器，其包括一层或多层光敏层，其中，
[0009]所述光敏层中，至少有一层是经具有大共轭体系的化合物和其他化合物在真空中共同沉积所获得的薄膜；
[0010]所述具有大共轭体系的化合物选自卟啉衍生物、酞菁衍生物、紫菜嗪衍生物、亚卟啉衍生物、亚酞菁衍生物、亚紫菜嗪衍生物、卟啉衍生物的配合物、酞菁衍生物的配合物、紫菜嗪衍生物的配合物、亚卟啉衍生物的配合物、亚酞菁衍生物的配合物、亚紫菜嗪衍生物的配合物的一种或多种。
[0011]进一步地，所述卟啉衍生物/酞菁衍生物选自以下结构：
[0012][0013]所述卟啉衍生物的配合物/酞菁衍生物的配合物选自以下结构：
[0014][0015]其中，
[0016]M选自第II主族元素、第III主族元素、第IV主族元素、所有过渡元素，及其化合物中的一种或多种；
[0017]M可以选自但不限于的为：Mg、BR1、Si(R1)2、Ni、Fe、Cu、Co、Ag、Au、Pb、Al、 Ga、In、Ti、Ge、Sn、Pt、Zn、Ru、Pd等。
[0018]X独立地选自CR1或N；Y独立地选自O、S、Se或NH；
[0019]R1独立地选自氢原子、氘原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、
‑
CN、
‑
C(＝O)R2、
‑
Si(R2)3、
ꢀ‑
N(R2)2、
‑
OR2、
‑
SR2、
‑
S(＝O)R2、
‑
S(＝O)2R2、C1～20的直链的烷基、C3～20的支链或环状的烷基、C2
‑
20的烯基或炔基基团、C6～60的芳族有机基团、C3～60的杂芳族有机基团；其中， R2独立地选自C1～60的直链烷基、C3～60的支链或环状的烷基、C2
‑
20的烯基或炔基基团、 C6～60的芳族有机基团、C3～60的杂芳族有机基团；
[0020]Ar独立地选自乙炔基团、丁二炔基团、被0个、一个或多个R1取代的乙烯基团、被0 个、一个或多个R1取代的C5～50的芳族环原子的芳族环系基团、被0个、一个或多个R1取代的C3～50的芳族环原子的杂芳族环系基团；
[0021]进一步地，Ar独立地选自被0个、一个或多个基团R1取代的苯、被0个、一个或多个基团R1取代的噻吩、被0个、一个或多个基团R1取代的呋喃、被0个、一个或多个基团R1取代的
硒吩、被0个、一个或多个基团R1取代的酰亚胺、被0个、一个或多个基团R1取代的噻唑、被0个、一个或多个基团R1取代的噻二唑、被0个、一个或多个基团R1取代的噁二唑、被0个、一个或多个基团R1取代的吡啶、被0个、一个或多个基团R1取代的吡嗪、被0个、一个或多个基团R1取代的苯并三唑、被0个、一个或多个基团R1取代的萘。
[0022]进一步地，所述其他化合物，选自第II主族元素、第III主族元素、第IV主族元素、所有过渡元素，及其化合物中的一种或多种。
[0023]进一步地，所述小分子光探测器还包括电子传输层、空穴传输层的至少一种。
[0024]进一步地，所述电子传输层独立地选自有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
[0025]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
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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；
[0026]所述无机化合物1选自氧化锌、氧化锡、锂掺杂氧化锌、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。
[0027]进一步地，所述空穴传输层的材料选自有机化合物2、无机化合物2，或其组合；
[0028]其中，所述有机化合物2选自4,4'
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小分子光探测器，其特征在于，所述小分子光探测器包括一层或多层光敏层，其中，所述光敏层中，至少有一层是经具有大共轭体系的化合物和其他化合物在真空中共同沉积所获得的薄膜；所述具有大共轭体系的化合物选自卟啉衍生物、酞菁衍生物、紫菜嗪衍生物、亚卟啉衍生物、亚酞菁衍生物、亚紫菜嗪衍生物、卟啉衍生物的配合物、酞菁衍生物的配合物、紫菜嗪衍生物的配合物、亚卟啉衍生物的配合物、亚酞菁衍生物的配合物、亚紫菜嗪衍生物的配合物的一种或多种。2.根据权利要求1所述小分子光探测器，其特征在于，所述卟啉衍生物/酞菁衍生物选自以下结构：所述卟啉衍生物的配合物/酞菁衍生物的配合物选自以下结构：
其中，M选自第II主族元素、第III主族元素、第IV主族元素、所有过渡元素，及其化合物中的一种或多种；X独立地选自CR1或N；Y独立地选自O、S、Se或NH；R1独立地选自氢原子、氘原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、
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CN、
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C(＝O)R2、
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Si(R2)3、
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N(R2)2、
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OR2、
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SR2、
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S(＝O)R2、
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S(＝O)2R2、C1～20的直链的烷基、C3～20的支链或环状的烷基、C2
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20的烯基或炔基基团、C6～60的芳族有机基团、C3～60的杂芳族有机基团；其中，R2独立地选自C1～60的直链烷基、C3～60的支链或环状的烷基、C2
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20的烯基或炔基基团、C6～60的芳族有机基团、C3～60的杂芳族有机基团；Ar独立地选自乙炔基团、丁二炔基团、被0个、一个或多个R1取代的乙烯基团、被0个、一个或多个R1取代的C5～50的芳族环原子的芳族环系基团、被0个、一个或多个R1取代的C3～50的芳族环原子的杂芳族环系基团。3.根据权利要求2所述小分子光探测器，其特征在于，Ar独立地选自被0个、一个或多个基团R1取代的苯、被0个、一个或多个基团R1取代的噻吩、被0个、一个或多个基团R1取代的呋喃、被0个、一个或多个基团R1取代的硒吩、被0个、一个或多个基团R1取代的酰亚胺、被0个、一个或多个基团R1取代的噻唑、被0个、一个或多个基团R1取代的噻二唑、被0个、一个或多个基团R1取代的噁二唑、被0个、一个或多个基团R1取代的吡啶、被0个、一个或多个基团R1取代的吡嗪、被0个、一个或多个基团R1取代的苯并三唑、被0个、一个或多个基团R1取代的萘。4.根据权利要求1所述小分子光探测器，其特征在于，所述其他化合物，选自第II主族元素、第III主族元素、第IV主族元素、所有过渡元素，及其化合物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述小分子光探测器，其特征在于，所述小分子光探测器还包括电子
传输层、空穴传输层的至少一种。6.根据权利要求5所述小分子光探测器，其特征在于，所述电子传输层独立地选自有机化合物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
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二苯基
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菲啰啉、聚乙烯亚胺、聚乙氧基乙烯亚胺、2,9
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二甲基
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联苯
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邻二氮杂菲、[9,9
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二辛基芴
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双(N,N
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二甲基胺丙基)芴]、溴代
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二辛基芴
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双(N,N
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二甲基胺丙基)芴]、8
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羟基喹啉锂、1,3,5
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三(1
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苯基
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1H
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苯并咪唑
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基)苯、双(2
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甲基
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喹啉)
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(苯基苯酚)铝、1,3,5
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三[(3
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吡啶基)
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苯
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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、锂掺杂氧化锌、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。7.根据权利要求5所述小分子光探测器，其特征在于，所述空穴传输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'

【专利技术属性】
技术研发人员：钟知鸣，俞钢，杨喜业，黄飞，
申请(专利权)人：广州光达创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：