本发明专利技术的实施方案涉及带有增益的IR光检测器，其产生自将电荷倍增层（CML）置于光检测器的阴极和IR敏化层之间，其中在CML处累积的电荷降低了阴极和CML之间的能差以促进电子的注入，这导致了单载子电子元件的增益。本发明专利技术的其它实施方案涉及将带有增益的IR光检测器纳入可用在夜视和其它应用中的IR至可见光上转换器件中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的实施方案涉及带有增益的IR光检测器，其产生自将电荷倍增层（CML）置于光检测器的阴极和IR敏化层之间，其中在CML处累积的电荷降低了阴极和CML之间的能差以促进电子的注入，这导致了单载子电子元件的增益。本专利技术的其它实施方案涉及将带有增益的IR光检测器纳入可用在夜视和其它应用中的IR至可见光上转换器件中。【专利说明】带有增益(EC)的上转换器件和光检测器相关申请的交叉引用本申请要求2011年2月28日提交的美国临时申请序列号N0.61/447，406的权益，其全部内容(包括任何插图、表格或附图)都通过引用并入本文中。
技术介绍
现有的夜视镜是加强现有的光而不是依靠其自身光源的复杂光电器件。在典型的配置中，被称为物镜的常规镜头捕获环境光线和一些近红外光。然后将所收集的光送至图像增强管。图像增强管可利用光电阴极将光能的光子转换成电子。当电子穿过管时，可以有更多的电子从管内的原子释放，使初始的电子数乘以数千的因子，其通常利用微通道板(MCP)来实现。图像增强管可定位为使得级联电子(cascaded electrons)撞击管末端的涂覆有磷光体的屏，在管的末端电子保留它们所穿过的通道的位置。电子的能量导致磷光体达到激发态并释放光子以在屏上产生绿色图像，这赋予了夜视的特征。可通过目镜(图像在此处放大并聚焦)观察绿色磷光体图像。近来，因为光上转换器件在夜视、测距和安全性以及半导体晶片检查中的潜在应用，它们引起了人们极大的研究兴趣。早期的近红外(NIR)上转换器件主要基于其中光检测部分与发光部分串联的无机半导体异质结结构。上转换器件主要通过光检测的方法来区另O。器件的上转换效率通常非常低。例如，一种集成了发光二极管(LED)和基于半导体的光检测器的近红外-可见光上转换器件表现出仅有0.048 (4.8%)ff/ff的最大外部转换效率。混杂型有机/无机上转换器件(其中InGaAs/InP光检测器与有机发光二极管(OLED)耦联)表现出0.7%ff/ff的外部转换效率。目前无机上转换器件和混合上转换器件的制造非常昂贵，并且用于制造这些器件的工艺不适宜大面积应用。人们正在努力实现具有更高转换效率的低成本上转换器件，然而尚未确认存在可能具有足够效率的用于实用上转换器件的器件。因此，仍然需要上转换器件实现更高的效率，所述上转换器件能够使用目前可用的红外光检测器和发光材料并且可以以具有成本效益的方式制造。
技术实现思路
本专利技术的实施方案涉及带有增益的IR光检测器，其包含阴极、IR敏化材料层、电荷倍增层(CML)和阳极。CML将IR敏化材料层和阴极分隔开并在无IR辐射的情况下具有比阴极的费米能级高0.5eV以上的LUMO能级。或者，CML将IR敏化材料层与阳极分隔开并在无IR辐射的情况下具有比阳极费米能级低0.5eV以上的HOMO能级。在本专利技术的实施方案中，IR 敏化材料层包含 PCTDA、SnPc, SnPc: C6(l、AlPcCl、AlPcCl: C60、TiOPc、TiOPc: C6(l、PbSeQDs、PbS QDs、PbSe、PbS、InAs, InGaAs, S1、Ge 或 GaAs，且 CML 包含萘四羧酸酐(NTCDA)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)J1-1 (三苯基甲硅烷基)苯(UGH2)、4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BPhcn)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、3, 5’_N, N’-二咔唑-苯(mCP)、C60、三硼烷(3TPYMB)、Zn0或Ti02。在本专利技术的其它实施方案中，IR敏化材料层包含PbSe QDs和PbS QDs，且CML包含油酸、乙酰胺(actylamine)、乙硫醇、乙二硫醇(ethandithiol, EDT)、或苯二硫醇(bensenedithiol, BTD)。带有增益的 IR光检测器可进一步包含将IR敏化材料层与阳极分隔开的空穴阻挡层。本专利技术的其它实施方案涉及带有增益的上转换器件，其包含带有增益的IR光检测器和有机发光二极管(OLED)。OLED包含阴极、电子传输层(ETL)、发光层(LEL)、空穴传输层(HTL)和阳极。ETL包含三硼烷(3TPYMB)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BPhen)、或三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)0发光层(LEL)包含三(2-苯基吡啶)合铱、Ir(ppy)3、聚(MEH-PPV)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3),或双-吡啶甲酰合铱(III) (FIrpic)0 HTL包括1，1-双环己烷(了八?0、队.-二苯基州州’ _(2-萘基)-(1，I’ -苯基)-4，4’ - 二胺(NPB)或N，N’ - 二苯基-N，N’ -二(间甲苯基)联苯胺(TH))。带有增益的上转换器件可进一步包含将带有增益的IR光检测器和OLED分开的互连层。互连层包含薄金属或堆叠互连层。【专利附图】【附图说明】图1示出了带有增益的IR光检测器的示意性能带图，根据本专利技术的实施方案，a)在IR敏化层和阳极之间没有空穴阻挡层，b)在IR敏化层和阳极之间有空穴阻挡层。图2示出了根据本专利技术的实施方案的带有增益的IR光检测器的示意性能带图，a)在黑暗中，在施加的电压下，b)在施加的电压下在初始IR辐射下，和c)在施加的电压和IR辐射下，其中电荷倍增层(CML)中的空穴积聚降低了能级差，这降低或消除了其LUMO和阴极费米能级之间的能量差，从而促进了电子从阴极的注入。图3示出了 a)根据本专利技术的实施方案，具有有机IR敏化层的IR光检测器，以及光检测器的增益作为电压的函数的曲线图，和b)根据本专利技术的实施方案，具有无机IR敏化层的IR光检测器，以及在不同施加电压下光检测器的增益作为波长的函数的曲线图。图4示出了根据本专利技术实施方案，带有增益的红外-可见光上转换器件的示意性能带图。图5示出了根据本专利技术实施方案，带有增益的红外至可见光上转换器件的示意性能带图，a)在黑暗中，在施加电压下，b)在施加电压下在初始IR辐射下，和c)在施加的电压和IR辐射下，其中CML中的空穴积聚降低了能级差，这降低或消除了其LUMO和阴极费米能级之间的能量差，使得将阴极注入的电子和光检测器产生的电子提供至可见光发光层(LEL)。【具体实施方式】本专利技术的实施方案涉及上转换器件，其包含带有增益的光检测器。通过增益的施力口，可将来自IR光检测器的信号放大使得上转换器件的光发射器发射强度更高、对比度更大。本专利技术的实施方案涉及通过将光检测器与电荷倍增层(CML)耦合来实现增益。带有增益的光检测器示意图在图1a中示出，其中IR敏化层、光检测器通过CML与阴极分隔开，所述CML的特征在于相对于阴极功函数的深的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级，这导致在没有IR辐射的情况下，注入势垒为至少0.5eV。任选地，如图Ib所示，在本专利技术的实施方案中，空穴阻挡层(HBL)位于IR敏化层和阳极之间。根据本专利技术的实施方案，带有增益的光检测器运行的方式在图2a中示意性地示出。如图2a所示，随着在黑暗中施加偏压，没有IR辐射照亮IR敏化层，由于CML的势垒> 0.5eV，所以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰基·索，金渡泳，普拉丹·布哈本德拉，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会有限公司，纳米控股有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。