一种宽光谱的圆偏振光探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽光谱的圆偏振光探测器，其通过手性分子与共轭聚合物物理共混来制备光敏性电荷传输层，使所得器件具有宽光谱的手性光学响应，从而可实现对多个波长的左旋和右旋圆偏振光进行区分探测。本发明专利技术的圆偏振光探测器可以对信息进行加密处理，并且具有良好的电学性能和光学响应，且制作方法简单、成本低，具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种宽光谱的圆偏振光探测器


[0001]本专利技术属于光电探测器领域，具体涉及一种宽光谱的圆偏振光探测器的制备。

技术介绍

[0002]圆偏振光在许多光子技术中发挥着重要作用，包括基于圆偏振椭偏仪的断层扫描、光通信和自旋信息以及基于量子的光学计算和信息处理等。为了在这些领域充分发挥圆偏振光的功能，能够检测圆偏振光的集成光电传感器是必不可少的。传统的圆偏振光探测器需要在探测器前加线偏振与四分之一波片，通过旋转线偏振片或者四分之一波片来实现圆偏振光的测量。这种器件的单次测量只能获取单一偏振态的信息，且体积大不易于集成和小型化。而基于手性材料的光电探测器由于其固有的光学活性可以直接检测圆偏振光，无需像传统光电探测器那样与偏振器和四分之一波片耦合，有利于实现小型化和集成化。
[0003]由于手性有机半导体本身具有光谱带隙可调、易于溶液加工、分子可设计等优点使其成为圆偏振光探测器中具有前景的构建模块。而有机半导体的手性光学响应需要使分子具有强的螺旋扭曲结构，这种分子堆积的不对称性会大大降低半导体的电荷传输特性，从而限制了应用。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供一种宽光谱的圆偏振光探测器，通过简单的将手性分子与有机半导体进行共混，利用二者之间形成的分子间作用力使其发生手性转移从而扩宽了光谱，并同时结合有机半导体优良的电荷传输特性和手性分子的手性光学响应，以期可以实现多个波长的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的区分性探测。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种宽光谱的圆偏振光探测器，其特点在于：所述圆偏振光探测器包括作为栅电极的衬底，和逐层设置于所述衬底上的栅绝缘层、修饰层和光敏性电荷传输层，在所述光敏性电荷传输层上设置有源电极和漏电极；所述光敏性电荷传输层为手性分子与给体
‑
受体型(D
‑
A)共轭聚合物的物理共混层。
[0007]进一步地，所述手性分子为聚噻吩
‑
b
‑
聚异腈共轭聚合物(P3HT
‑
PPI)、手性聚乙炔和手性柠檬烯中的一种；所述给体
‑
受体型共轭聚合物为聚并二噻吩
‑
吡咯并吡咯二酮(DPP
‑
TT)、或者氮杂异靛蓝与双(2
‑
氧代二氢
‑7‑
氮杂吲哚
‑3‑
亚基)苯并二呋喃二酮的无规共聚物(CP)中的一种。在所述光敏性电荷传输层中，由于分子间堆积作用和分子间的氢键作用等分子间作用力使本身只存在于手性分子中的手性信号发生了转移从而扩宽了光谱，使所述光敏性电荷传输层在200～800nm的波长范围内具有手性活性。对器件照射这个波段的左旋和右旋的圆偏振光，由于探测器对于不同旋向和不同波长的光所产生的漏极电流I
DS
值不同，从而可以实现宽光谱的圆偏振光的检测。
[0008]进一步地：所述栅电极为硅，所述栅绝缘层为SiO2层、Al2O3层或聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)层中的一种，所述修饰层为十八烷基三氯硅烷、十二硫醇、1
‑
癸硫醇、十八烷基二羟乙基氧化胺和全氟(1
‑
丁烯基乙烯基醚)聚合物(CYTOP)中的至少一种。
[0009]进一步地，所述源电极和漏电极选用Au电极。
[0010]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0011]1、本专利技术首次通过简单物理共混实现了手性信号从手性分子转移到有机共轭聚合物，从而使光敏性电荷传输层在200～800nm的宽波段范围内均具有手性活性，所制备的有机场效应晶体管器件可以实现宽光谱的圆偏振光探测。
[0012]2、本专利技术的圆偏振光探测器可以对信息进行加密并且具有优异的稳定性。
[0013]3、本专利技术的圆偏振光探测器的光响应性能和电学性能优异，且制作方法简单、成本低，具有好的应用前景。
[0014]4、本专利技术的器件结构，为实现小型化、集成化和高性能的圆偏振探测提供了重要的器件物理和技术基础。
附图说明
[0015]图1为本专利技术圆偏振光探测器的结构示意图，图中标号：1为衬底；2为栅绝缘层；3为修饰层；4为光敏性电荷传输单元；5为源电极；6为漏电极。
[0016]图2为本专利技术实施例1中手性聚噻吩
‑
b
‑
聚异腈共轭聚合物P3HT
‑
PPI(D)与P3HT
‑
PPI(L)两种对映体的化学结构式；
[0017]图3为氮杂异靛蓝与双(2
‑
氧代二氢
‑7‑
氮杂吲哚
‑3‑
亚基)苯并二呋喃二酮的无规共聚物(CP)(图3(a))与聚并二噻吩
‑
吡咯并吡咯二酮(DPP
‑
TT)两种给体
‑
受体型(D
‑
A)共轭聚合物的化学结构式(图3(b))；
[0018]图4为本专利技术实施例1中手性聚噻吩
‑
b
‑
聚异腈共轭聚合物P3HT
‑
PPI(D)和P3HT
‑
PPI(L)的圆二色吸收谱图(图4(a))以及氮杂异靛蓝与双(2
‑
氧代二氢
‑7‑
氮杂吲哚
‑3‑
亚基)苯并二呋喃二酮的无规共聚物(CP)与手性聚噻吩
‑
b
‑
聚异腈共轭聚合物P3HT
‑
PPI(D)和P3HT
‑
PPI(L)以体积比为(1：1)所制备的共混膜的圆二色吸收谱图(图4(b))；
[0019]图5为本专利技术实施例1中圆偏振光探测器在405nm(图5(a))、532nm(图5(b))、750nm(图5(c))的左右旋光的照射下漏极电流(I
DS
)随栅极电压(V
G
)的变化曲线，图中Dark为暗电流、RCPL为右旋圆偏振光、LCPL为左旋圆偏振光；
[0020]图6为本专利技术实施例1中圆偏振光探测器对于左右旋光照射下不同的漏极电流(I
D
)的变化可实现摩尔斯密码的信息加密。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示，本实施例提供了一种宽光谱的圆偏振光探测器，是在作为栅电极的衬底1上设置有栅绝缘层2，在绝栅绝缘层2上设置有修饰层3，在修饰层3上设置有光敏性电荷传输层4，在光敏性电荷传输层4上设置有源电极5和漏电极6。具体的，本实施例中：光敏性
电荷传输层所采用的材料为CP与手性P3HT
‑
PPI的共混层；衬底为Si，其同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱的圆偏振光探测器，其特征在于：所述圆偏振光探测器包括作为栅电极的衬底，和逐层设置于所述衬底上的栅绝缘层、修饰层和光敏性电荷传输层，在所述光敏性电荷传输层上设置有源电极和漏电极；所述光敏性电荷传输层为手性分子与给体
‑
受体型共轭聚合物的物理共混层。2.根据权利要求1所述的圆偏振光探测器，其特征在于：在所述光敏性电荷传输层中，由于分子间作用力使本身只存在于手性分子中的手性信号发生了转移从而扩宽了光谱，使所述光敏性电荷传输层在200～800nm的波长范围内具有手性活性。3.根据权利要求1所述的圆偏振光探测器，其特征在于：所述探测器对于不同旋向和不同波长的光所产生的漏极电流值不同，从而可以实现宽光谱的圆偏振光的检测。4.根据权利要求1所述的圆偏振光探测器，其特征在于：所述栅电极为硅，所述栅绝缘层为SiO2层、Al2O3层或聚甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓鸿，胡琪，徐云浩，邱龙臻，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：