本发明专利技术公开了一种全溶液法制备的纤维状有机光电探测器及制备方法，器件为包括从内到外依次同轴包裹的导电纤维基底、第一电极修饰层、有机光敏层、第二电极修饰层、外透明电极；各功能层均采用浸渍提拉法成膜，结合热退火工艺在纤维表面完成多层薄膜制备，其中各功能层所使用的溶剂为正交体系，不会干扰或破坏相邻薄膜。本发明专利技术简化了纤维状有机光电探测器的制备流程，在同一工艺平台即可完成所有功能层的制备，且适用于大多数有机光敏材料。通过调控浸渍提拉工艺的参数可获得不同特性的薄膜，进而可优化器件光电性能。而可优化器件光电性能。而可优化器件光电性能。
【技术实现步骤摘要】
全溶液法制备的纤维状有机光电探测器及制备方法
[0001]本专利技术属于有机半导体
，具体涉及一种全溶液法制备的纤维状有机光电探测器。
技术介绍
[0002]光电探测器能够将光信号转化为电信号，是现代经济技术产业的重要支柱，在成像、光通信、军事、医疗等领域具有广泛的应用。传统的光电探测器主要基于无机半导体材料，如Si、Ge、InGaAs，HgCdTe。无机光电探测器具有较高的光电性能，但存在制备工艺复杂、材料成本高昂，柔性差等问题，限制了其在大面积、柔性、低成本方向的发展。而有机光电探测器可采用溶液法制备，具有成本低、柔性，光谱可调等优点，极大的弥补了无机光电材料的不足。
[0003]目前平面型有机光电探测器已经可以实现与传统无机光电探测器相媲美的性能指标，但平面基板的刚性与脆性限制了其在可穿戴光电子器件方面的应用，而且平面型结构限制了光的入射角度，使得光探测角度有限。纤维作为一种特殊的柔性材料，在柔性电子器件与可穿戴设备中具有广泛的应用，近十年来报道了很多基于纤维材料的可穿戴光电探测器，常用的纤维基底有金属丝、碳基纤维、聚合物纤维，复合纤维等多种纤维状材料，已实现紫外、可见光、宽光谱等波段的探测。
[0004]对于纤维状有机光电探测器，其制备方法与常用的半导体平面工艺不兼容，一般使用溶液法在纤维表面制备薄膜，如浸渍提拉法或喷涂法。但采用溶液法连续制备多层薄膜时，需要满足正交溶剂体系，即制备薄膜的过程中，所使用的溶剂不干扰或破坏上一层已制备的薄膜，同时需要考虑薄膜表面的润湿性与粘附特性。在满足正交溶剂体系的前提下，选择合适的功能材料，采用全溶液法制备纤维状有机光电探测器是一项挑战。
[0005]因此，本专利技术选用可溶液法制备的无机金属氧化物作为第二电极修饰层，涂覆在有机光敏层表面，同时作为外透明电极的成膜基面。无机金属氧化物与大部分透明电极材料的溶剂不溶，极大的扩展了透明电极材料的选择空间，为制备同轴结构的纤维状有机光电探测器提供了新思路。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于改善现有纤维状有机光电探测器制备工艺技术中存在的不足，提供一种全溶液法制备的纤维状有机光电探测器。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，包括从内到外依次同轴包裹的导电纤维基底、第一电极修饰层、有机光敏层、第二电极修饰层、外透明电极。
[0009]作为优选方式，导电纤维基底作为内电极；第一电极修饰层为电子传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；有机光敏层用于光电信号转换；第二电极修饰层为空穴传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；外透明电极包裹在最外层，与第二电极修饰层紧密
贴合，实现载流子的收集与传输。
[0010]作为优选方式，导电纤维基底为金属丝、碳纳米管纤维、碳纤维、石墨烯纤维、或高分子导电纤维，纤维直径为0.01mm～1mm。
[0011]作为优选方式，所述第一电极修饰层选自采用溶液法制备的ZnO、TiO2、SnO2、PEIE、PEI、PFN，PFN
‑
Br其中一种电子传输层材料。
[0012]作为优选方式，所述有机光敏层溶液中采取的有机给体材料选自PBDB
‑
T、PM6、P3HT其中一种，采用的有机受体材料选自ITIC
‑
Th、ITIC、PC61BM、PC71BM、Y6、IT
‑
4F其中一种，采用的主溶剂选自氯苯、邻二氯苯、氯仿其中一种；并且/或者有机光敏层溶液中还包括溶剂添加剂，选自1，8
‑
二碘辛烷DIO、氯奈CN，硝基苯其中一种。
[0013]作为优选方式，空穴传输层为采用水溶液或醇溶液制备的无机金属氧化物，无机金属氧化物选自MoO3，或V2O5。
[0014]作为优选方式，所述外透明电极选自PEDOT:PSS、聚苯胺(PANI、聚吡咯(PPy、银纳米线、铜纳米线、金纳米线、石墨烯、碳纳米管透明电极材料其中的一种。
[0015]作为优选方式，所述第一电极修饰层、有机光敏层、第二电极修饰层与透明外电极均采用浸渍提拉法制备。
[0016]作为优选方式，第一电极修饰层2、有机光敏层3、第二电极修饰层4、外透明电极5各层前驱溶液添加0.2
‑
5vol％的表面活性剂，以提高溶液润湿性，表面活性剂选自氟表面活性剂Capstone FS
‑
31、或Triton X
‑
100聚乙二醇辛基苯基醚。
[0017]本专利技术还提供一种所述纤维状有机光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1、清洗处理导电纤维；
[0019]步骤2、配制第一电极修饰层、有机光敏层、第二电极修饰层、外透明电极的前驱液；
[0020]步骤3、浸涂第一电极修饰层并退火；
[0021]步骤4、浸涂有机光敏层并退火；
[0022]步骤5、浸涂第二电极修饰层并退火；
[0023]步骤6、浸涂透明外电极并退火。
[0024]本专利技术的有益效果为：采用可溶液法制备的无机金属氧化物作为第二电极修饰层，简化了纤维状有机光电探测器的制备流程，在同一工艺平台即可完成所有功能层的制备，且适用于大多数有机光敏材料。通过调控浸渍提拉工艺的参数可获得不同特性的薄膜，进而可优化器件光电性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器的结构示意图、
[0026]图2为本专利技术实施例1的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器性能测试：其中，(a)为器件的J
‑
V特性；(b)为器件的响应度；(c)为器件的外量子转化效率；(d)为器件的比探测率。
[0027]1为导电纤维基底，2为第一电极修饰层，3为有机光敏层，4为第二电极修饰层，5为外透明电极。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0029]实施例提供全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，包括从内到外依次同轴包裹的导电纤维基底1、第一电极修饰层2、有机光敏层3、第二电极修饰层4、外透明电极5。
[0030]导电纤维基底1作为内电极；第一电极修饰层2为电子传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；有机光敏层3用于光电信号转换；第二电极修饰层4为空穴传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；外透明电极5包裹在最外层，与第二电极修饰层紧密贴合，实现载流子的收集与传输。
[0031]在一些实施例中，导电纤维基底为金属丝、碳纳米管纤维、碳纤维、石墨烯纤维、或高分子导电纤维，纤维直径为0.01mm～1mm。
[0032]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，其特征在于：包括从内到外依次同轴包裹的导电纤维基底(1)、第一电极修饰层(2)、有机光敏层(3)、第二电极修饰层(4)、外透明电极(5)。2.根据权利要求1所述的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，其特征在于：导电纤维基底(1)作为内电极；第一电极修饰层(2)为电子传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；有机光敏层(3)用于光电信号转换；第二电极修饰层(4)为空穴传输层，用于降低器件暗电流，提升光响应；外透明电极(5)包裹在最外层，与第二电极修饰层紧密贴合，实现载流子的收集与传输。3.根据权利要求1所述的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，其特征在于：导电纤维基底为金属丝、碳纳米管纤维、碳纤维、石墨烯纤维、或高分子导电纤维，纤维直径为0.01mm～1mm。4.根据权利要求1所述的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，其特征在于：所述第一电极修饰层选自采用溶液法制备的ZnO、TiO2、SnO2、PEIE、PEI、PFN、PFN
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Br其中一种电子传输层材料。5.根据权利要求1所述的全溶液法制备的纤维状有机光电探测器，其特征在于：所述有机光敏层溶液中采取的有机给体材料选自PBDB
‑
T、PM6、P3HT其中一种，采用的有机受体材料选自ITIC
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Th、ITIC、PC61BM、PC71BM、Y6、IT
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4F其中一种，采用的主溶剂选自氯苯、邻二氯苯、氯仿其中一种；并且/或者有机光敏层溶液中还包括溶剂添加剂，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓松，武雪源，王洋，吴佳澳，袁柳，顾德恩，黎威志，太惠玲，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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