【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机半导体薄膜光探测器，特别是涉及一种基于光活性层掺杂pc61bm([6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯)的有机光探测器及其制备方法。
技术介绍
1、光电探测器是一种把光学信号转化成电学信号的光电器件。一般光电系统除了可以将光信号转化成电信号外，还可以根据不同的需求对电信号进行不同的处理，并使之存储后应用于各个领域。军用领域中的红外侦查、空中预警都离不开光电探测器。在民用领域中，火灾报警、天气预报、森林防火等就依靠着光电探测器的技术支持。
2、有机光探测器(opds)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。暗电流作为光电检测的重要性能指标之一，它可以定义为没有光入射的情况下探测器存在的漏电流，其大小影响着探测器的灵敏度大小，是探测器的主要指标之一。暗电流主要包括以下几种：①耗尽区中边界的少子扩散电流；②载流子的产生-复合电流；③表面泄漏电流。另外，暗电流也受探测器工作温度和偏置电压的影响。对于一个光电探测器，可探测最小光功率是由探测器的暗电流决定的，所以降低探测器的暗电流能提高器件的探测率。
3、为了降低opds的暗电流，众多研究学者提出了自己的研究方案。paul meredith等人将基于pcdtbt:pc71bm的opds活性层厚度从100nm增加到700nm后，暗电流从60na急剧下降到0.2na，最终器件的比探测率显著提高至1013jones的数量级(laser&photonics review
4、现有技术中，已有将pc61bm与其他受体共混作为有机太阳电池光活性层材料。然而这些报道仅限于通过掺杂pc61bm(特别是采用比pc61bm在可见光区具有更强吸收的pc71bm)对光电流的改善，没发现有通过掺杂pc61bm对抑制器件暗电流的研究。在有机光电探测器中，暗电流的大小是器件性能十分关键的影响因素之一，特别是对于窄带隙材料(即对于波长>800nm有光响应)由于激子寿命短，降低探测器反向偏压下的暗电流是巨大挑战。
5、因此，亟需研发一种具有低暗电流的近红外有机光探测器，从而提升器件光电探测性能，以解决现有技术中存在的问题，满足实际应用的需求。
技术实现思路
1、本专利技术中的“近红外小分子受体”为吸收波长范围在780-1500nm波段的受体小分子。
2、基于此，本专利技术提供了一种基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，pc61bm([6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯)是一种富勒烯衍生物，因其良好的溶解性和较高的电子亲和能及传输能力而成为一种常用太阳能电池的受体材料。我们意外地发现将pc61bm引入opds的活性层中，与特定给体和近红外小分子受体材料复配构成三元共混体系后，能够有效降低器件的暗电流，使器件获得更优异的性能，因此该器件在光电探测器领域中具有良好的应用前景。
3、本专利技术的一个目的在于，提供一种基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，所述基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器的结构，从下至上依次包括：衬底、阳极、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和电极；
4、其中，
5、所述光活性层包括高分子给体材料、近红外小分子受体材料以及掺杂pc61bm组成的共混体系。
6、进一步地，所述给体材料选自基于特定单元1的p型有机半导体，所述特定单元1选自下列结构的一种或多种：
7、
8、所述近红外小分子受体材料选自基于特定单元2的n型有机半导体，所述特定单元2选自下列结构的一种或多种：
9、
10、其中，所述r1-r6，独立地选自碳原子数为1-40的烷基，或者碳原子数为1-40的烷基衍生物；
11、所述烷基衍生物上的一个或多个碳原子，被氢原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基的一种或多种所取代；
12、和/或，
13、所述烷基衍生物上的一个或多个氢原子，被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子的一种或多种取代；
14、所述x1-x6，独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、氰基、硝基的一种或多种；
15、所述光活性层的厚度为100-180nm。
16、进一步地，所述给体材料为ptb7-th；所述近红外小分子受体材料选自ics-4f、m-cntic或cttic-bo中的一种或多种。
17、进一步地，所述给体材料、近红外小分子受体材料和pc61bm的质量比为1:(1.1～1.5):(1.1～1.5)。
18、进一步地，所述阳极界面层的材料选自有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
19、其中，所述有机化合物1选自4,4'-环己基二[n,n'-二(4-甲基苯基)苯胺]、n,n'-双(萘-1-基)-n,n'-双(苯基)-联苯胺、n,n'-双(萘-1-基)-n,n'-双(苯基)-2,7-二氨基9,9-螺二芴、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、4,4',4"-三(咔唑-9-基)三苯胺、聚(4-丁基三苯胺)、聚乙烯咔唑、聚苯乙烯-n,n'-二苯基-n,n'-双-(3-甲基苯基)-(1,1)-联苯-4,4'-二胺全氟环丁烷、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐中的一种或多种；
20、所述无机化合物1选自氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化亚铜、硫氰酸亚铜、硫化铜、碘化铜、碘化亚铜，或以上材料的混合物或复合物；
21、所述阳极界面层的厚度为20-40nm。
22、进一步地，所述阳极界面层的材料优选为pedot:pss。
23、进一步地，所述阴极界面层的材料选自有机化合物2、无机化合物2，或其组合；
24、其中，所述有机化合物2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-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本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器，其特征在于，所述基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器的结构，从下至上依次包括：衬底、阳极、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和电极；
2.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器，其特征在于，所述给体材料为PTB7-Th；所述近红外小分子受体材料选自ICS-4F、m-CNTIC或CTTIC-BO中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器，其特征在于，所述给体材料、近红外小分子受体材料和PC61BM的质量比为1:(1.1～1.5):(1.1～1.5)。
4.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器，其特征在于，所述阳极界面层的材料选自有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
5.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂PC61BM的有机光探测器，其特征在于，所述衬底选自玻璃衬底或柔性材料衬底中的一种；所述阳极为氧化铟锡薄膜电极；所述电极选自Ag电极或Al电极中的一种，所述电极的厚度为80-150nm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，其特征在于，所述基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器的结构，从下至上依次包括：衬底、阳极、阳极界面层、光活性层、阴极界面层和电极；
2.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，其特征在于，所述给体材料为ptb7-th；所述近红外小分子受体材料选自ics-4f、m-cntic或cttic-bo中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，其特征在于，所述给体材料、近红外小分子受体材料和pc61bm的质量比为1:(1.1～1.5):(1.1～1.5)。
4.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂pc61bm的有机光探测器，其特征在于，所述阳极界面层的材料选自有机化合物1、无机化合物1，或其组合；
5.根据权利要求1所述基于光活性层掺杂pc61bm的有...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁永晔，钟文韬，杨庭斌，王薇，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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