【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光探测，尤其涉及一种窄带有机光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、光电探测器是一种利用光电效应来完成光信号到电信号转换的半导体器件，可用于成像系统、医疗传感、环境监测及光通信等众多领域。
2、有机半导体材料具有来源广泛、分子结构特性可调节、易于大面积制备及可弯折等优势，使得其在光电探测器应用方面有着巨大前景。
3、为了满足实际应用的需求，有机分子被设计成具有不同光谱响应的光活性材料以实现精准高效的光探测性能。
4、宽谱有机光电探测器通常对整个紫外-可见光-红外波段都具有光电响应，在需要检测特定波长光时会受到环境背景光的干扰，因此亟需发展具有窄带光谱响应的有机光电探测器。
5、目前，文献中所报道的窄带有机光电探测器件制备方式及工作原理主要有以下几种：
6、一是利用窄带吸收的感光材料作为光活性层，制备出窄带响应的探测器；
7、二是利用分子内电荷转移，调控器件结构以获得单线态的窄带吸收；
8、三是利用电荷收集窄化来制备超厚活性层膜，仅吸收材料带边的光得到窄带响应。
9、此外，也有尝试采用复杂的器件结构或制造光学微腔以实现窄带探测的功能。
10、但以上策略存在着材料选择极少、吸收微弱或制备工艺复杂等不足之处，加上近红外激子较难分离导致外量子效率低的问题，因此，研究专利技术高效的窄带有机光电器件是该领域的难点，具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种窄带有机光电探测器，该窄带有机光电探测器的结构包括自下而上依次层叠设置的：玻璃衬底、导电阳极层、空穴选择层、有机材料共混层、电子选择层和金属电极层；有机材料共混层的制备采用双层依次沉积法。
4、优选地，所述导电阳极的原料为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、金属纳米线、石墨烯、纳米银浆、碳纳米管、高导3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐和具有类似功能的材料中的任意一种，作为入射光窗口，其具有半透明特性。
5、优选地，所述空穴选择层由具有空穴传输功能的材料组成，为有机p型聚合物类材料、小分子材料、金属氧化物类材料和具有类似功能的材料中的任意一种。所述聚合物类材料为聚(4-丁基三苯胺)(poly-tpd)、3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐等。所述小分子材料为6,13-双(三异丙基硅乙炔基)并五苯、聚乙烯基二甲基吩嗪等。所述金属氧化物类材料为氧化钼、氧化镍等
6、优选地，所述有机材料共混层由p型材料与n型材料共混而成，两种类型的材料呈垂直梯度分布，p型层由具有给电子特性的有机材料中的一种或两种以上进行分层或共混而成，n型层由具有吸电子特性的有机材料构成并且分布在p型层的中间或上方。p型材料厚度需达到n型材料低能带尾光子在器件中能够渡越的长度。该有机材料共混层的总厚度为500～1500nm。所述p型材料为具有给电子单元的有机共轭聚合物或共轭小分子材料，如ptb7-th、pm6、d18等。所述n型材料为非富勒烯类电子受体材料，如it-4f、y6、cotic-4f等。
7、优选地，所述电子选择层由具有电子传输功能的材料组成，为低功函金属类材料、水醇溶类材料和具有类似功能的材料中的任意一种。所述水醇溶类材料为溴代-[9,9-二辛基芴-9,9-双(n,n-二甲基胺丙基)芴](pfn-br)、聚乙氧基乙烯亚胺(peie)和萘二酰亚胺(ndi)和苝二酰亚胺(pdi)的衍生物等。
8、优选地，所述金属电极层的原料组成为金、银、铝、铜、银纳米线、导电高分子薄膜、合金材料和具有类似功能的材料中的任意一种，其厚度为50～150nm。
9、本专利技术窄带有机光电探测器的制备方法如下：
10、步骤1：将表面刻有氧化铟锡导电阳极层的玻璃衬底进行清洗，吹干。
11、步骤2：将空穴传输材料旋涂在导电电极上，退火处理制得空穴选择层。
12、步骤3：将有机p型材料旋涂在空穴选择层上，退火处理后再将n型材料旋涂在p型材料上，处理后制得有机材料共混层。
13、步骤4：将电子传输材料旋涂在有机材料共混层上，制得电子选择层。
14、步骤5：在高真空环境下，在空穴传输层上蒸镀金属电极。
15、步骤6：将所得器件进行封装，得到有机光电探测器件。
16、本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
17、本专利技术中的窄带有机光电探测器具有自滤光性，无需外加滤光片或者前置层即可实现窄带光探测功能，避免了复杂的器件结构，降低了信号串扰几率，提高了探测器信噪比。
18、本专利技术中的有机光活性层采用了给受体材料依次沉积法来制备，利用材料在不同溶剂中的溶解性差异使其具有独特的垂直相分离结构，加工而成的有机共混层能在空间上同时实现激子的有效分离和反向电子空穴的有效阻挡，相比于现有传统厚异质结型的器件而言，具有更高的量子效率和更低的噪声电流。
19、本专利技术的实施例中通过采用ptb7-th作厚的给体材料层，采用it-4f、y6及cotic-4f作薄的受体材料层，所制得的器件展现出具有对应给体的高能带尾吸收峰和受体低能带尾吸收峰的双波段窄带光响应，且近红外区域的吸收峰具有小于100nm的半峰宽。
20、本专利技术中的有机光电探测器件技术手段简便易行，结构独特，通过结合简单高效的旋涂工艺，即能实现精准高效的探测能力，对于窄带有机光电探测领域及其他相关领域的探测器件的大规模工业化制备具有指导意义。
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1.一种窄带有机光电探测器，其特征在于：所述窄带有机光电探测器的结构包括自下而上依次层叠设置的：玻璃衬底、导电阳极层、空穴选择层、有机材料共混层、电子选择层和金属电极层；
2.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述P型材料层与N型材料层呈垂直梯度分布；
3.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述P型材料层为具有给电子单元的有机共轭聚合物或共轭小分子材料；所述N型材料层为非富勒烯类电子受体材料。
4.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述导电阳极层的原料为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、金属纳米线、石墨烯、纳米银浆、碳纳米管、高导3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐中的任意一种，作为入射光窗口。
5.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述空穴选择层由具有空穴传输功能的材料组成，为聚(4-丁基三苯胺)(poly-TPD)、3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、6,13-双(三异丙基硅乙炔基)并五苯、聚乙烯基二甲基吩嗪、氧化钼和氧化镍中的任意一种。
<...【技术特征摘要】
1.一种窄带有机光电探测器，其特征在于：所述窄带有机光电探测器的结构包括自下而上依次层叠设置的：玻璃衬底、导电阳极层、空穴选择层、有机材料共混层、电子选择层和金属电极层；
2.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述p型材料层与n型材料层呈垂直梯度分布；
3.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述p型材料层为具有给电子单元的有机共轭聚合物或共轭小分子材料；所述n型材料层为非富勒烯类电子受体材料。
4.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述导电阳极层的原料为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、金属纳米线、石墨烯、纳米银浆、碳纳米管、高导3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐中的任意一种，作为入射光窗口。
5.根据权利要求1所述窄带有机光电探测器，其特征在于：所述空穴选择层由具有空穴传输功能的材料组成，为聚(...
【专利技术属性】
技术研发人员：何志才，许聪娣，缪可偏，李鹤迪，吴红丽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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