CN101814582A - 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法 - Google Patents

一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101814582A
CN101814582A CN 201010138015 CN201010138015A CN101814582A CN 101814582 A CN101814582 A CN 101814582A CN 201010138015 CN201010138015 CN 201010138015 CN 201010138015 A CN201010138015 A CN 201010138015A CN 101814582 A CN101814582 A CN 101814582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inorganic
organic
magnetic metal
organic semiconductor
metal material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010138015
Other languages
English (en)
Inventor
倪刚
张岩
刘文明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN 201010138015 priority Critical patent/CN101814582A/zh
Publication of CN101814582A publication Critical patent/CN101814582A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明属于材料制备和传感器技术领域，具体为一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法。该器件是由磁性金属材料和有机半导体材料通过共蒸发的方法，沉积在无机半导体衬底上获得。其中，磁性金属材料纳米颗粒均匀镶嵌于有机半导体基底中，表达式为(A)x(B)1-x，x＝0.3-0.9，其中A为磁性金属材料，B为有机半导体材料，器件结构为(A)x(B)1-x/Si或(A)x(B)1-x/SiO2/Si，该类器件可广泛用于位置传感器等元器件。

Description

一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备和传感器技术领域，具体为一种新发现的具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法，以及在位置传感器等领域的应用。
背景技术
横向光伏效应，是指在点照明下的p-n结、半导体异质结或者金属半导体结等所产生的沿着表面的光伏效应，可以应用于位置灵敏探测器、转轴编码器、x-y轴定位器和光学定位传感器等。目前应用最广的，还是基于传统p-n结或金属-半导体结(MS)或金属-氧化物-半导体结(MOS)，主要是采用无机材料。这种无机横向光伏器件，尽管有较好的横向光伏效应，但是材料选择较为狭窄，可调控区间较小，成本也相对也较高。
同时，由于有机材料在物理、化学特性和制备工艺方面相比无机材料有独特优越性，目前在学术界已得到广泛关注。基于上述考虑，我们制备并研究了一系列无机有机半导体复合结构，即用磁性金属与有机半导体复合的纳米颗粒膜，来替代MOS或MS中的金属层，发现也具有较大的横向光伏效应，可通过组分来调控，这有望应用于位置传感等相关领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调控区域区间大、成本比较低的具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法。该方法能根据实际需要，改变表面层磁性复合有机纳米颗粒膜中磁性金属材料的含量，从而调控材料的电导率等输运性质，并产生相应的横向光伏效应。
本发明是将磁性金属材料(FM)和有机半导体材料(OSC)通过共蒸发的方法蒸镀在无机半导体(SC)上，得到一种新型的具有横向光伏效应的器件——无机有机半导体复合器件。
其结构有两种：磁性金属材料和有机半导体材料复合纳米颗粒膜层/无机半导体层(FM-OSC/SC)结构，或者磁性金属材料和有机半导体材料复合纳米颗粒膜层/绝缘层/无机半导体层(FM-OSC/I/SC)结构。两种结构均具有横向光伏效应。
本发明采用真空热蒸发镀膜的工艺，真空度为1×10-4Pa--1×10-3Pa；将磁性金属材料和有机半导体材料共蒸发沉积在清洁干净的Si衬底上面，或者沉积在具有自然氧化层(SiO2)的Si衬底上面，其中，磁性金属材料纳米颗粒均匀镶嵌于有机半导体基底中，形成厚度为20nm-1500nm的磁性有机半导体颗粒膜，表达式为(A)x(B)1-x，x＝0.3-0.9，其中A为磁性金属材料，B为有机半导体材料，器件结构为(A)x(B)1-x/Si或(A)x(B)1-x/SiO2/Si；其中控制金属磁性材料的蒸镀速率为之间，控制有机材料的速率为
Figure GSA00000084287200022
之间。磁性金属材料选自Fe、Co或Ni，或者选自合金FeNi或FeCo；有机半导体材料选自8-羟基喹啉铝，无机半导体选自Si，器件结构为(A)x(B)1-x/Si或者(A)x(B)1-x/SiO2/Si。
其特点在于：
(1)通过改变Si衬底的电阻率得到不同的横向光伏效应；
(2)自然氧化层SiO2层对横向光伏效应有影响；
(3)改变颗粒膜层的组分也可调制横向光伏效应的大小。
本发明发现了新的具有横向光伏效应的功能器件，制备方法是通过共蒸发的方法将磁性金属与有机半导体蒸镀在无机半导体衬底上，形成磁性有机颗粒膜和无机半导体衬底组成的复合结构。
本发明的有益效果：本发明提供了新的无机有机半导体复合器件，该器件具有横向光伏效应，其横向光伏效应随着材料组分的变化而变化，并提供了制备该器件的方法。利用该种器件制成的位置传感器，不仅制备工艺相对于无机体系的材料较为简化，成本降低，而且有机材料种类多，选择具有多样性，具有一定的应用前景。
附图说明
图1：FM-OSC/SC的结构示意图及测量方法。图中，x表示激光照射点与两个电压测量点的中点的距离；LPV表示横向光伏电压；FM-OSC表示磁性金属材料和有机半导体材料复合纳米颗粒膜层；SC表示无机半导体层。
图2：FM-OSC/I/SC的结构示意图及测量方法。图中，x表示激光照射点与两个电压测量点的中点的距离；LPV表示横向光伏电压；FM-OSC表示磁性金属材料和有机半导体材料复合纳米颗粒膜层；I表示绝缘层；SC表示无机半导体层。
图3：(Co)0.4(Alq3)0.6/Si，(Co)0.4(Alq3)0.6/SiO2/Si，Si衬底电阻率为2-4Ωcm的横向光伏效应。
图4：(Co)0.4(Alq3)0.6/Si，Si衬底电阻率分别为2-4Ωcm，70-80Ωcm，＞1000Ωcm的横向光伏效应。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的制备技术方案，以便更好地理解本发明内容。
实施例1
(Co)0.4(Alq3)0.6/Si无机有机半导体复合器件的制备：
a、用于沉积的基片，采用硅片，经过清洗后晾干，并用氢氟酸腐蚀掉SiO2层，置入真空腔中。
b、用机械泵和分子泵将真空腔抽至较高真空，约5×10-4Pa。
c、真空腔底部配置两个蒸发源——有机源和金属源。通过对加热电压和温度的调控，以及膜厚仪的实时监控，来控制成膜过程。磁性金属的蒸发速率，控制在
Figure GSA00000084287200031
有机材料的速率控制在
Figure GSA00000084287200032
并通过其相对速率来控制薄膜组分，本样品的组分为(C0)0.4(Alq3)0.6。
d、利用激光器和电压表对该样品进行横向光伏电压的测试，发现该器件具有较好的线性横向光伏效应，其位置灵敏度为34.7mV/mm，见图1曲线A。
e、利用其位置特性，可用于位置传感器。
实施例2
(Co)0.4(Alq3)0.6/SiO2/Si无机有机半导体复合器件的制备：
a、用于沉积的基片，采用硅片，经过清洗后晾干，未用氢氟酸除去表面的SiO2层，直接置入真空腔中。
b、用机械泵和分子泵将真空腔抽至较高真空，约5×10-4Pa。
c、真空腔底部配置两个蒸发源——有机源和金属源。通过对加热电压和温度的调控，以及膜厚仪的实时监控，来控制成膜过程。磁性金属的蒸发速率，控制在有机材料的速率控制在
Figure GSA00000084287200034
并通过其相对速率来控制薄膜组分，其组分为(Co)0.4(Alq3)0.6。
d、利用激光器和电压表对该样品进行电压的测试，发现该器件具有较好的线性横向光伏效应，其位置灵敏度为6.1mV/mm，见图1曲线B。
利用其位置特性，可用于位置传感器。
实施例3
(Co)0.4(Alq3)0.6/SiO2/Si无机有机半导体复合器件的制备：
e、我们选用不同电阻率的Si衬底，经过清洗后晾干，用氢氟酸除去表面的SiO2层，置入真空腔中。
f、用机械泵和分子泵将真空腔抽至较高真空，约5×10-4Pa。
g、真空腔底部配置两个蒸发源——有机源和金属源。通过对加热电压和温度的调控，以及膜厚仪的实时监控，来控制成膜过程。磁性金属的蒸发速率，控制在
Figure GSA00000084287200035
有机材料的速率控制在
Figure GSA00000084287200036
并通过其相对速率来控制薄膜组分，其组分为(Co)0.4(Alq3)0.6。
h、利用激光器和电压表对该样品进行电压的测试，发现三个器件均具有较好的线性横向光伏效应，其位置灵敏度为分别34.7mV/mm(样品1)，10.3mV/mm(样品2)和4.1mV/mm(样品3)，见图2。
利用其位置特性，可用于位置传感器。

Claims (3)

1.一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件，其特征在于该器件是由磁性金属材料和有机半导体材料通过共蒸发的方法，沉积在无机半导体衬底上获得，磁性金属材料以纳米颗粒形式均匀镶嵌于有机半导体材料做成的基底中，形成复合纳米颗粒膜层，该膜层厚度为20nm～1500nm，表达式为(A)x(B)1-x，x＝0.3-0.9，其中A为磁性金属材料，B为有机半导体材料，器件结构为(A)x(B)1-x/Si或(A)x(B)1-x/SiO2/Si。
2.根据权利要求1所述的具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件，其特征在于所述磁性金属材料选自Fe、Co或Ni，或者选自合金FeNi或FeCo；有机半导体材料选自8-羟基喹啉铝，无机半导体选自Si。
3.一种如权利要求1所述的具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
采用真空热蒸发镀膜的工艺，真空度为1×10-4Pa--1×10-3Pa；将磁性金属材料和有机半导体材料共沉积在清洁干净的Si衬底上面，或者沉积在具有自然氧化层SiO2的Si衬底上面，形成厚度为20nm-1500nm的磁性有机半导体颗粒膜；其中控制金属磁性材料的蒸镀速率为
Figure FSA00000084287100011
之间，控制有机材料的蒸镀速率为之间。
CN 201010138015 2010-04-01 2010-04-01 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法 Pending CN101814582A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010138015 CN101814582A (zh) 2010-04-01 2010-04-01 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010138015 CN101814582A (zh) 2010-04-01 2010-04-01 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101814582A true CN101814582A (zh) 2010-08-25

Family

ID=42621756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010138015 Pending CN101814582A (zh) 2010-04-01 2010-04-01 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101814582A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473503A (zh) * 2009-09-14 2012-05-23 米斯德国有限公司 电气元件的制造方法以及电气元件
CN103673885A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 上海交通大学 一种光电位移传感器
CN104009153A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 南开大学 新型颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104009152A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 南开大学 新型Fe/P3HT颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104167459A (zh) * 2014-06-11 2014-11-26 中国石油大学(华东) 一种具有光诱导位置敏感性的异质结
CN105609644A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 成都新柯力化工科技有限公司 一种环境友好型钙钛矿光伏材料及其制备方法
CN111554805A (zh) * 2020-04-22 2020-08-18 西安交通大学 一种实现可见光调控界面磁性的方法及结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101354945A (zh) * 2008-05-21 2009-01-28 复旦大学 具有磁电阻效应的磁性复合有机纳米颗粒膜及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101354945A (zh) * 2008-05-21 2009-01-28 复旦大学 具有磁电阻效应的磁性复合有机纳米颗粒膜及其制备方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473503A (zh) * 2009-09-14 2012-05-23 米斯德国有限公司 电气元件的制造方法以及电气元件
CN102473503B (zh) * 2009-09-14 2014-11-05 米斯德国有限公司 电气元件的制造方法以及电气元件
CN103673885A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 上海交通大学 一种光电位移传感器
CN104009153A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 南开大学 新型颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104009152A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 南开大学 新型Fe/P3HT颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104009153B (zh) * 2014-05-30 2017-01-18 南开大学 一种颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104009152B (zh) * 2014-05-30 2017-01-18 南开大学 一种Fe/P3HT颗粒薄膜磁电阻器件及制备
CN104167459A (zh) * 2014-06-11 2014-11-26 中国石油大学(华东) 一种具有光诱导位置敏感性的异质结
CN104167459B (zh) * 2014-06-11 2015-12-02 中国石油大学(华东) 一种具有光诱导位置敏感性的异质结及其制备方法
CN105609644A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 成都新柯力化工科技有限公司 一种环境友好型钙钛矿光伏材料及其制备方法
CN105609644B (zh) * 2015-12-21 2017-10-20 成都新柯力化工科技有限公司 一种环境友好型钙钛矿光伏材料及其制备方法
CN111554805A (zh) * 2020-04-22 2020-08-18 西安交通大学 一种实现可见光调控界面磁性的方法及结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101814582A (zh) 一种具有横向光伏效应的无机有机半导体复合器件及其制备方法
Kiasari et al. Room temperature ultra-sensitive resistive humidity sensor based on single zinc oxide nanowire
Lin et al. Atomically thin heterostructures based on single-layer tungsten diselenide and graphene
Duan et al. Water-bath assisted convective assembly of aligned silver nanowire films for transparent electrodes
CN104297320B (zh) 一种有机单分子层薄膜场效应气体传感器及制备方法
Liu et al. ZnO nanorod gas sensor for NO2 detection
Guo et al. MXene-enhanced deep ultraviolet photovoltaic performances of crossed Zn2GeO4 nanowires
Muhammad et al. Cadmium selenide quantum dots: Synthesis, characterization and their humidity and temperature sensing properties with poly-(dioctylfluorene)
CN104374486A (zh) 一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器及其制备方法
CN105271110A (zh) 一种利用咖啡环效应用于制备致密纳米颗粒薄膜和有序纳米线薄膜的方法
Dejam et al. Influence of AZO amorphous structure on n-AZO/p-Cu2O heterojunction diode photoluminescence properties
Liu et al. Grain boundaries and tilt-angle-dependent transport properties of a 2D Mo2C superconductor
Ferreira et al. Tuning electrical resistivity anisotropy of ZnO thin films for resistive sensor applications
Cao et al. Growth and field emission properties of cactus-like gallium oxide nanostructures
CN101354945A (zh) 具有磁电阻效应的磁性复合有机纳米颗粒膜及其制备方法
Gao et al. Bridged ZnO nanowires across trenched electrodes
Kodan et al. Vertically aligned MoSe2-WS2 nanoworms heterojunction towards room temperature NO2 gas sensors
Meng et al. Tunable Schottky barrier height of a Pt–CuO junction via a triboelectric nanogenerator
Cao et al. Construction of Core–Shell Nanowire Arrays in a Cu–Cu2O Film Electrode for High Efficiency in Heat Dissipation
CN109775655A (zh) 一种超低功耗中低温实心微热平台及其制作方法
Kim et al. Nanostructures of a mixed donor and acceptor layer in organic photovoltaics
Salikhov et al. Chemical sensors based on nano-polymer films
Akyuz et al. Some physical properties of chemically sprayed Zn1− xCdxS semiconductor films
Song et al. The microstructure and thermoelectric properties of the Mg2 (Sn, Si, Bi) films containing excess metal Mg phase
Padma et al. Porous silicon-copper phthalocyanine heterostructure based photoelectrochemical cell

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100825