一种高比探测率光探测器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高比探测率光探测器件及其制备方法。该探测器件由底部衬底、导电阴极、电子传输层、有机光活性层、空穴传输层和金属阳极组成，所述的光活性层采用聚合物给体PDPP3T和富勒烯受体PC

A high specific detection rate optical detection device and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高比探测率光探测器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机光电探测器器件领域，具体涉及一种高比探测率光探测器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，得益于相应材料与器件技术的快速发展，有机半导体行业的发展迅速。相比于无机半导体，有机材料具有加工成本低、制备方便可溶液加工、便于制备大面积器件且质量轻可柔性卷曲的优势，促使有机光电探测器逐渐成为了光探测器领域诸位研究者研究热点。目前有机光电探测器的一些性能能够达到甚至超过无机光电探测器，但是有机光电探测器也有其不足之处。
[0003]比探测率，作为有机光电二极管探测器的一个重要参数，提高其数值是发挥有机光电二极管探测器的关键，通过一些器件设计与界面的应用可以将暗电流降低并且提高比探测率。
[0004]为了降低有机光电探测器，众多研究人员提出了自己的思路。Ma Dongge等人引入一个交联的电子阻挡层poly
‑
TPD，降低了暗电流密度，在
‑
0.5V偏置下，暗电流密度达0.64nA cm
‑2，850nm波长下的EQE为27.7％，正装器件对EQE的响应有一定的抑制，限制了比探测率(Advanced Optical Materials 2015，8，311)。Tedde等人分析了DIO对于器件性能的影响，但其使用喷涂工艺，对暗电流的抑制不够显著，而且长波长处的EQE响应不够优化(Organic Electronics 2017，12，54)。以往文献记录对于PDPP3T：PC
71/>BM体系光探测器的研究都采用正置结构，使用的阻挡层对于暗电流的抑制并不显著，导致比探测率不高。
[0005]因此，制备一种高比探测率光探测器件具有重要研究和专利技术意义。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种高比探测率光探测器件。所述器件的光活性层采用聚合物给体PDPP3T和富勒烯受体PC
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BM共混形成体异质结，并在其中加入溶剂添加剂1,8
‑
二碘辛烷以调控异质结形貌，从而提高器件性能。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述一种高比探测率光探测器件的制备方法。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种高比探测率光探测器件，其倒装结构从下至上依次由衬底、导电阴极、电子传输层、有机光活性层、空穴传输层和金属阳极组成；
[0010]所述有机光活性层由以下方法制得：将聚合物给体PDPP3T、富勒烯受体PC
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BM以及溶剂添加剂1,8
‑
二碘辛烷加入有机溶剂中制备成溶液，然后通过旋涂法制备，并去除添加剂1,8
‑
二碘辛烷和有机溶剂后获得光活性层。
[0011]优选地，所述聚合物给体PDPP3T和富勒烯受体PC
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BM的质量比为1：2；所述添加剂1,8
‑
二碘辛烷占有机溶剂体积为1.5～3％。
[0012]优选地，所述溶液中聚合物给体PDPP3T和富勒烯受体PC
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BM在旋涂溶液中的总浓
度为5～20g/mL；所述有机溶剂为氯苯。
[0013]优选地，所述去除添加剂1,8
‑
二碘辛烷和有机溶剂，采用抽真空去除法；所述抽真空时间≥7h；更优选为12h。
[0014]所述有机光活性层聚合物给体PDPP3T的结构式如下所示：
[0015][0016]所述有机光活性层富勒烯受体的结构式如下所示：
[0017][0018]优选地，所述有机光活性层的厚度为300～800nm；面积为0.04～100cm2。
[0019]优选地，所述衬底为玻璃、PET薄膜和聚酰亚胺薄膜中的至少一种，其厚度为0.5～1.5mm。
[0020]优选地，所述导电阴极为氧化铟锡和氧化氟锡中的至少一种，其厚度为120～300nm。
[0021]优选地，所述电子传输层为氧化锌单一界面层或0.05～0.2wt％(占氧化锌)乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)掺ZnO的复合界面层；所述乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)的结构如下：
[0022][0023]更优选地，所述电子传输层的厚度也为30～50nm。
[0024]优选地，所述空穴传输层为氧化钼，其厚度为5～30nm；更优选为5～10nm。
[0025]优选地，所述金属阳极为Ag、Al和Au中的至少一种，厚度为80～100nm。
[0026]更优选地，所述金属阳极顶电极为Ag，厚度为80nm。
[0027]优选地，所述空穴传输层和金属阳极通过真空蒸镀系统由热沉积法构筑。
[0028]上述一种高比探测率光探测器件的制备方法，包括以下步骤：
[0029](1)在衬底/导电阴极上制备电子传输层；
[0030](2)采用旋涂法在电子传输层上制备有机光活性层；
[0031](3)在有机光活性层上依次沉积空穴传输层和金属阳极。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0033](1)本专利技术制备了一种添加剂优化的高比探测率光探测器件；制备方法简单可行。
[0034](2)本专利技术所述有机光电探测器显著降低该探测器件的暗电流，在
‑
0.1V的工作电压下，获得了低于1.1
×
10
‑
10
cm
‑2的暗电流密度。对于波长为850nm的入射光，该器件获得超过4.8
×
10
13
Jones的比探测率，实现了低暗电流和高比探测率的光探测器件。
[0035](3)本专利技术所述有机光电探测器较同类型比探测率提高4倍以上，在未来的研究和工程应用中具有极大的应用前景。
附图说明
[0036]图1是本专利技术对比例1所述电子传输层含有PEIE，活性层不加入DIO的有机光电探测器的暗电流测试结果图。
[0037]图2是本专利技术对比例1所述电子传输层含有PEIE，活性层不加入DIO的有机光电探测器的EQE测试结果图。
[0038]图3是本专利技术对比例1所述电子传输层含有PEIE，活性层不加入DIO的有机光电探测器的比探测率测试结果图。
[0039]图4是本专利技术实施例1所述电子传输层含有PEIE，活性层加入1.5％体积分数DIO的有机光电探测器的暗电流测试结果图。
[0040]图5是本专利技术实施例1所述电子传输层含有PEIE，活性层加入1.5％体积分数DIO的有机光电探测器的EQE测试结果图。
[0041]图6是本专利技术实施例1所述电子传输层含有PEIE，活性层加入1.5％体积分数DIO的有机光电探测器的比探测率测试结果图。
[0042]图7是本专利技术实施例2所述电子传输层为纯ZnO，活性层加入1.5％体积分数DIO的有机光电探测器的暗电流测试结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比探测率光探测器件，其特征在于，其倒装结构从下至上依次由衬底、导电阴极、电子传输层、有机光活性层、空穴传输层和金属阳极组成；所述有机光活性层由以下方法制得：将聚合物给体PDPP3T、富勒烯受体PC
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BM以及溶剂添加剂1,8
‑
二碘辛烷加入有机溶剂中制备成溶液，然后通过旋涂法制备，并去除添加剂1,8
‑
二碘辛烷和有机溶剂后获得光活性层。2.根据权利要求1所述一种高比探测率光探测器件，其特征在于，所述添加剂1,8
‑
二碘辛烷占有机溶剂体积的1.5～3％。3.根据权利要求1所述一种高比探测率光探测器件，其特征在于，所述聚合物给体PDPP3T和富勒烯受体PC
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BM的质量比为1：2。4.根据权利要求1所述一种高比探测率光探测器件，其特征在于，所述电子传输层为氧化锌单一界面层或0.05～0.2wt％乙氧基化聚乙烯亚胺掺ZnO的复合界面层；所述电子传输层的厚度也为30～50nm。5.根据权利要求1所述一种高比探测率光探测器件，其特征在于，所述去除添加剂1,8
‑
二碘辛烷和有机溶剂，采用抽真空去除法；所述抽真空时间≥7h。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏滨，李春霞，刘广洪，刘万胜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：