CN101231258A - 一种有机气敏传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机气敏传感器，涉及一种气敏传感器。它是在具有多孔透明或半透明阳极的有机电致发光器件的阳极(5)和有机/无机发光功能层(3)之间插入有机气敏传感层(4)，该有机气体敏感层调制注入有机/无机发光功能层的空穴数目，从而改变发光层的颜色、亮度及整个器件的工作电流，实现对特定气体的传感。所述有机气体敏感层(4)由酞菁铜或其他的酞菁类衍生物、稀土配合物小分子有机半导体组成，或由并五苯及其衍生物或在并五苯中掺杂入气体敏感材料组成。所述的有机气体敏感层(4)的厚度为1纳米至200纳米。该传感器便于携带，自发光便于观察且能量消耗低，使用者无须专业培训，尤其适用于采矿业井下危险气体检测。

Description

一种有机气敏传感器
技术领域
本发明涉及一种气敏传感器。尤其适用于采矿行业井下作业的危险气体检测。
背景技术
近年来，有机功能材料的研究蓬勃发展，尤其是在有机半导体领域，基于有机半导体材料的有机电致发光器件、有机薄膜晶体管、有机气体传感器等技术取得了长足的进步，器件的物理机构和性能不断优化，正在向实用化迅速迈进。
有害气体的检测一直是传感器领域的重要问题，有机气敏材料由于具有易操作，工艺简单，常温选择性好，价格低廉，易与微结构传感器和声表面波器件相结合，在有毒有害气体检测方面具有重要作用。因此基于有机材料的有机气敏传感器受到了很多研究者的关注。
有机电致技术发光技术经过二十年的发展，目前已经达到实用化水平，通过调整器件各功能层的材料及结构参数可以设计器件的亮度及发光颜色。
发明内容
本发明所要解决的是对有毒有害气体检测问题，提供一种有机气敏传感器。
本发明将有机电致发光技术与有机气体敏感材料结合，提出一种气敏传感器，将有机气体敏感层嵌入有机电致发光器件中，有机气敏材料吸附待测气体分子后电学性质发生改变，从而调节注入有机电致发光器件的载流子，使得有机电致发光器件的亮度、颜色及工作电流发生改变，实现对特定气体的检测。
本发明的技术方案：
一种有机气敏传感器，包括具有多孔透明或半透明阳极的有机电致发光器件，它是在具有多孔透明或半透明阳极的有机电致发光器件的阳极和有机/无机发光功能层之间插入有机气体敏感层，该有机气体敏感层调制注入有机/无机发光功能层的空穴数目，改变发光层的颜色、亮度及整个器件的工作电流，实现对特定气体的传感。
所述有机气体敏感层由酞菁铜或其他的酞菁类衍生物、稀土配合物小分子有机半导体组成、并五苯及其衍生物或在并五苯中掺杂入气体敏感材料组成。
所述的有机气体敏感层的厚度为1纳米至200纳米。
本发明的一种有机气敏传感器的结构，是从下到上依次由：绝缘衬底、金属阴极、有机/无机发光功能层、有机气体敏感层、多孔透明或半透明阳极组成。
本发明与现有传感器技术相比具有的有益效果：
该传感器采用酞菁铜或其他的酞菁类衍生物、稀土配合物等小分子有机半导体，或采用并五苯及其衍生物或在并五苯中掺杂入气体敏感材料等较为成熟的有机气体敏感材料，具有灵敏度高、工作电压低、常温下即可工作等优点，将该有机气敏传感器与电子设备结合，通过采集器件工作电流变化信息实现对特定气体含量的高精度检测，也可在无配套设备情况下独立工作，直接将需检测的气体含量以发光亮度及颜色等形式直观表现，器件体积小、重量轻，便于携带；自发光便于观察且能量消耗低，干电池供电即可；使用者无须专业培训即可掌握，尤其适用于采矿行业井下作业的危险气体检测。
附图说明
图1是一种有机气敏传感器的结构图。
图中：绝缘衬底1、金属阴极2、有机/无机发光功能层3、有机气体敏感层4、多孔透明或半透明阳极5。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
所述有机气敏传感器它是在洁净平整的玻璃衬底1上，用真空热蒸发方法制备Al电极，厚度为150纳米，构成金属阴极2。
在上述的金属阴极2上制备厚度为0.3纳米的LiF层、厚度为55纳米的AlQ层、厚度为1纳米的DCJTB层、厚度为5纳米的AlQ层、厚度为20纳米的NPB层、厚度为1纳米的SiO2层、厚度为20纳米的NPB层、构成有机/无机发光功能层3；以上除厚度为1纳米的SiO2层为电子束蒸发方式制备外，其余各层均为真空热蒸发方法制备。
在上述的有机/无机发光功能层3上，用真空热蒸发方式制备厚度为15纳米的酞菁铜薄膜构成有机气体敏感层4。
在上述的有机气体敏感层4上，用真空热蒸发方式制备厚度为50纳米的Au阳极，构成多孔半透明阳极5。
该有机气敏传感器的结构为：
玻离衬底/Al/LiF/AlQ/DCJTB/AlQ/NPB/SiO2/NPB/CuPc/Au
实施例2：
所述有机气敏传感器它是在洁净平整的石英衬底1上，用真空热蒸发方法制备镁银电极(Ag Mg)，厚度为150纳米，构成金属阴极2。
在上述的金属阴极2上用真空热蒸发方式制备厚度为0.3纳米的CsF、用旋涂法制备厚度为200纳米的MEH-PPV、用真空热蒸发方式制备厚度为1纳米AlQ层、厚度为20纳米的NPB层、厚度为1纳米的SiO2层、厚度为20纳米的NPB层，构成有机气敏传感器的有机/无机发光功能层3。
在上述的有机/无机发光功能层3上，制备厚度为50纳米的掺入质量比为1％的CuPc的并五苯(Pentacene)，构成有机气体敏感层4。
在上述的有机气体敏感层4上，用电子束蒸发方法制备厚度为200纳米的ITO，构成多孔透明阳极5。
该有机气敏传感器的结构为：
石瑛衬底/Ag Mg/CsF/MEH-PPV/AlQ/NPB/SiO2/NPB/CuPc：Pentacene/ITO
所述的有机气体敏感层4或采用酞菁类衍生物、稀土配合物等小分子有机半导体、并五苯衍生物等材料制成。其厚度小于200纳米时，均可制成有机气敏传感器。

Claims (3)

1.一种有机气敏传感器，包括具有多孔透明或半透明阳极的有机电致发光器件，其特征是，在具有多孔透明或半透明阳极的有机电致发光器件的阳极(5)和有机/无机发光功能层(3)之间插入有机气体敏感层(4)，该有机气体敏感层调制注入有机/无机发光功能层的空穴数目，从而改变发光层的颜色、亮度及整个器件的工作电流，实现对特定气体的传感。
2.根据权利要求1所述的一种有机气敏传感器，其特征是，所述有机气体敏感层(4)由酞菁铜或其他的酞菁类衍生物、稀土配合物小分子有机半导体组成、并五苯及其衍生物或在并五苯中掺杂入气体敏感材料组成。
3.根据权利要求1所述的一种有机气敏传感器，其特征是，所述的有机气体敏感层(4)的厚度为1纳米至200纳米。
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