一种可近红外快速响应的有机光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机光电探测器技术领域，具体提供一种可近红外快速响应的有机光电探测器及其制备方法，其中有机光电探测器包括依次设置的阳极层、界面修饰层、空穴传输层、活性层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极层；本发明专利技术实现了一种低成本的基于分子间电荷转移吸收行为实现近红外光探测的器件，与利用窄带隙聚合物与窄带隙有机小分子开发的探测器相比，器件成本大幅降低，为开发低成本近红外光电探测器提供一种新的技术途径。供一种新的技术途径。供一种新的技术途径。

【技术实现步骤摘要】
一种可近红外快速响应的有机光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机光电探测器
，特别涉及一种可近红外快速响应的有机光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机近红外光电探测器是一种利用有机半导体作为吸光材料制备而成的器件。相比于无机近红外光电探测器,它们具有可大面积制备、成本低、机械柔韧性好等优点，而且有机半导体材料种类丰富，是下一代光电探测器的优良候选材料。目前有机近红外光电探测器主要采用窄带隙聚合物或有机小分子材料制备而成，但这些新材料的合成复杂耗时，尤其合成带隙小于1eV且具有高迁移率的有机材料仍具有很大挑战，并且针对不同的探测波长需要设计开发不同的新型材料，这增加了探测器的制造成本。
[0003]除了使用窄带隙的有机半导体外，利用分子间电荷转移吸收也可实现近红外波段的吸收。分子间电荷转移是给体材料的最高占据分子轨道和受体材料的最低未占据分子轨道相互作用的结果。因此，无需使用窄带隙的有机材料，通过合理选择给体及受体，分子间电荷转移吸收不仅可实现近红外吸收，而且吸收波段可调。
[0004]因此，开发一种低成本基于分子间电荷转移吸收的近红外有机光电探测器迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种可近红外快速响应的有机光电探测器及其制备方法，以实现近红外光谱范围内的光电探测，无需利用成本高的窄带隙有机半导体新材料，利用分子间电荷转移吸收原理即可实现。
[0006]为了解决上述问题，采用的技术方案如下：
[0007]根据本申请的第一方面，提供一种可近红外快速响应的有机光电探测器，包括依次设置的阳极层、界面修饰层、空穴传输层、活性层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极层；
[0008]所述阳极层采用的电极材料为氧化铟锡；
[0009]所述界面修饰层采用的材料为Al2O3；
[0010]所述空穴传输层采用的材料为酞菁锌；
[0011]所述活性层采用的材料为酞菁锌(ZnPc):富勒烯C
60
(C
60
)混合层；
[0012]所述电子传输层采用的材料为富勒烯C
60
，；
[0013]所述空穴阻挡层采用的材料为2,9
‑
二甲基
‑
4,7
‑
联苯
‑
1,10
‑
邻二氮杂菲；
[0014]所述阴极层采用的材料为Ag。
[0015]进一步地，所述阳极层的厚度为150
±
20nm。
[0016]进一步地，所述界面修饰层的厚度为0.6
±
0.02nm。
[0017]进一步地，所述空穴传输层的厚度为4
±
0.2nm。
[0018]进一步地，所述酞菁锌(ZnPc):富勒烯C
60
(C
60
)混合层的质量比为1:1，厚度为50
±
2nm。
[0019]进一步地，所述电子传输层的厚度为20
±
1nm。
[0020]进一步地，所述空穴阻挡层的厚度为20
±
1nm。
[0021]进一步地，所述阴极层的厚度为100
±
5nm。
[0022]根据本申请的第二方面，提供一种如上所述的可近红外快速响应的有机光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0023]S1、在阳极层上利用原子层沉积技术沉积Al2O3作为界面修饰层；
[0024]S2、在界面修饰层上利用热蒸发沉积技术沉积ZnPc作为空穴传输层；
[0025]S3、在空穴传输层上利用热蒸发沉积技术共混沉积ZnPc和C
60
作为活性层；
[0026]S4、在活性层上利用热蒸发沉积技术沉积C
60
作为电子传输层；
[0027]S5、在电子传输层上利用热蒸发沉积技术沉积BCP作为空穴阻挡层；
[0028]S6、在空穴阻挡层上利用热蒸发沉积技术沉积Ag颗粒作为阴极层。
[0029]进一步地，所述步骤S1中，在腔体温度为150℃条件下利用三甲基铝和水蒸气交替反应，并且以0.05nm/cycle的沉积速率沉积Al2O3，沉积完后真空静置5min后进入下一步；
[0030]所述步骤S2中，升高ZnPc炉温，待蒸发速率达到要求的0.05nm/s后进行蒸发，直至蒸发到要求厚度后关闭挡板进入下一步；
[0031]所述步骤S3中，升高C
60
炉温并维持ZnPc蒸发速率，直至两种药品的蒸发速率均为0.05nm/s，总速率为0.1nm/s时，打开挡板进行共蒸发直至蒸发到要求厚度后关闭挡板进入下一步；
[0032]所述步骤S4中，维持C
60
蒸发速率，待蒸发速率稳定到要求的0.05nm/s后进行蒸发，直至蒸发到要求厚度后关闭挡板进入下一步；
[0033]所述步骤S5中，升高BCP炉温，待蒸发速率达到要求的0.05nm/s后进行蒸发，直至蒸发到要求厚度后关闭挡板进入下一步；
[0034]所述步骤S6中，在钨舟上放置适量银颗粒，抽舱内真空待电离单元达到10
‑4Pa，设置掩膜转盘转速为5r/min，样品蒸发速率为0.1nm/s条件下，蒸镀金属Ag作为阴极层。
[0035]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0036]1、为了实现近红外光谱范围内的光电探测，本专利技术采用两种分别在近红外波段不吸光给受体材料ZnPc与C
60
共混之后作为活性层，利用它们之间的分子间电荷转移吸收实现对近红外光的探测。
[0037]2、本专利技术通过在ITO电极与阳极缓冲层之间加入nm级别厚的Al2O3作为界面修饰层，获得的探测器器件不仅能实现在375nm
‑
1550nm波长区间内的宽谱响应，并且器件在850nm光源下，
‑
0.5V偏压下的亮暗电流密度比可高达1000以上。
[0038]3、本专利技术通过优化了给受体二者的共混厚度，实现了1000nm光源下纳秒级的快速光电响应。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0040]图1为本专利技术实施例一提供的一种可近红外快速响应的有机光电探测器的结构示意图；图中：1
‑
阳极层，2
‑
界面修饰层，3
‑
空穴传输层，4
‑
活性层，5
‑
电子传输层，6
‑
空穴阻挡层，7
‑
阴极层；
[0041]图2为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，包括依次设置的阳极层、界面修饰层、空穴传输层、活性层、电子传输层、空穴阻挡层和阴极层；所述阳极层采用的电极材料为氧化铟锡；所述界面修饰层采用的材料为Al2O3；所述空穴传输层采用的材料为酞菁锌；所述活性层采用的材料为酞菁锌(ZnPc):富勒烯C
60
(C
60
)混合层；所述电子传输层采用的材料为富勒烯C
60
，；所述空穴阻挡层采用的材料为2,9
‑
二甲基
‑
4,7
‑
联苯
‑
1,10
‑
邻二氮杂菲；所述阴极层采用的材料为Ag。2.根据权利要求1所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述阳极层的厚度为150
±
20nm。3.根据权利要求1所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述界面修饰层的厚度为0.6
±
0.02nm。4.根据权利要求所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为4
±
0.2nm。5.根据权利要求所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述酞菁锌(ZnPc):富勒烯C
60
(C
60
)混合层的质量比为1:1，厚度为50
±
2nm。6.根据权利要求1所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述电子传输层的厚度为20
±
1nm。7.根据权利要求1所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，其特征在于，所述空穴阻挡层的厚度为20
±
1nm。8.根据权利要求1所述的一种可近红外快速响应的有机光电探测器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔艳霞，郭嘉豪，冀婷，李国辉，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：