CN103078056A - 一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件 - Google Patents

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安桥石
李凌亮
王梓轩
张福俊
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Abstract

本发明公开了一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，涉及一种有机紫外探测器件，属于光电探测器技术领域。该有机紫外探测器包括：透明玻璃衬底（1）、透明电极（2）、有机层（3）、金属电极（4）。在透明玻璃衬底（1）上依次制备透明电极（2）、有机层（3）和金属电极（4）。所述的有机层材料为3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物或3二苯甲酰基甲烷1,10-邻二氮菲合铽与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的混合物或3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯混合物，其混合物的质量配比均为1：2～2：1。本发明的制备工艺简单，光盲型有机紫外探测器件的灵敏度高。

Description

一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件
技术领域
本发明涉及一种有机紫外探测器件，属于光电探测器技术领域。
背景技术
紫外光的波长范围是100～400 nm，它分为两个区段。波长在100～200 nm称为真空紫外区，真空紫外波段的光被大气中原子态或分子态的氧和氮所吸收，几乎不能到达地球表面。波长在200～400 nm称为近紫外区，这个波段的光在地球表面有一定分布，其具有较高的能量对动植物生长、生存有一定影响。太阳辐射的紫外光、人工产生的紫外光都对人类健康有很大危害，长期照射会导致白内障、皮肤癌等疾病。因此，紫外光及其辐射强度的监测对指导人类健康地进行生产活动、规避紫外辐射造成的损害具有重要意义。近年来，紫外探测器的研究不断深入，在环境监测和医学检测等领域已经广泛应用，体现了极高的商业价值和应用前景。
目前，光电倍增管和硅基紫外光电管是技术较为成熟的紫外探测器。光电倍增管需要在高压下工作，体积笨重、易损坏，不利于实际应用。硅基紫外光电管需要附带滤光片，这无疑会增加制造的复杂性并降低器件性能。宽带隙的无机半导体材料，如SiC、CaN、ZnO和金刚石等，具有禁带宽度大，介电常数小，热导率高等特点，被用来制备高功率、耐高温和高频紫外光探测器件，性能要比光电倍增管和硅基紫外光电管优越。然而这些材料制作工艺复杂，成本高，且不适于做大面积器件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件。
本发明解决其技术问题的技术方案:
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，该器件的结构包括透明玻璃衬底、透明电极、有机层、金属电极；在透明玻璃衬底上依次制备透明电极、有机层和金属电极；透明电极为透明氧化铟锡电极或聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐电极；金属电极为金属电极为Al或铝镁合金。
所述的有机层为3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜；
或
所述的有机层为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜；
或
所述的有机层为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜。
所述的3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕与所述的[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1。
所述的3二苯甲酰基甲烷1,10-邻二氮菲合铽与所述的[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1。
所述的3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕与所述的[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1。
本发明的有益效果：
本发明所述的基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，采用含有二苯甲酰甲烷(DBM)基团的稀土有机配合物与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的混合物为有机层。所采用的有机材料合成简单、纯度高、成本低，且适于做大面积器件、有机层对紫外光敏感等有优势，具有较大的应用潜能和研究意义。
附图说明
图1为基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件示意图。
图中包括：透明玻璃衬底1、透明电极2、有机层3、金属电极4。
图2为紫外探测器有机层材料的能级示意图。
图3为基于3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)为有机层的紫外探测器在零伏偏压下的光谱响应曲线。
具体实施方式
实施例一
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，如图1，该器件的结构包括透明玻璃衬底1、透明电极2、有机层3、金属电极4；在透明玻璃衬底1上依次制备透明电极2、有机层3和金属电极4；透明电极2为氧化铟锡(ITO)电极，金属电极4为Al电极。
所述的有机层3为3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕（Eu(DBM)3bphen）与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的共混薄膜。
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一 将镀有氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底分别浸泡于去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗。清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底表面用紫外臭氧处理5分钟，提高衬底表面的清洁度及氧化铟锡(ITO)表面的功函数。
步骤二 在步骤一中处理完毕的镀有ITO的玻璃衬底上旋涂3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的混合溶液（3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的质量比1:2，溶于氯仿，3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)浓度为10mg/ml）制备有机层薄膜，其旋涂速率为1500转/分钟，容量140微升，旋涂时间40秒。
步骤三 将步骤二制备的有机层薄膜放入真空室中，对真空腔抽真空，使真空度达到4×10-4帕。加热铝丝，使铝丝蒸发，用物理气象沉积法在有机层薄膜上蒸镀铝电极，得到有机紫外探测器件。
实施例二
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，如图1，该器件的结构包括透明玻璃衬底1、透明电极2、有机层3、金属电极4；在透明玻璃衬底1上依次制备透明电极2、有机层3和金属电极4；透明电极2为氧化铟锡(ITO)电极，金属电极4为Al电极。
所述的有机层3为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽(Tb(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的共混薄膜。
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一 将镀有氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底分别浸泡于去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗。清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底表面用紫外臭氧处理5分钟，提高衬底表面的清洁度及氧化铟锡(ITO)表面的功函数。
步骤二 在步骤一中处理完毕的镀有ITO的玻璃衬底上旋涂3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽(Tb(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的混合溶液（3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽(Tb(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量比1:2，溶于氯仿，3二苯甲酰基甲烷1,10-邻二氮菲合铕(Tb(DBM)3phen)浓度为10mg/ml）制备有机层薄膜，其旋涂速率为1500转/分钟，容量140微升，旋涂时间40秒。
步骤三 将步骤二制备的有机层薄膜放入真空室中，对真空腔抽真空，使真空度达到4×10-4帕。加热铝丝，使铝丝蒸发，用物理气象沉积法在有机层薄膜上蒸镀铝电极，得到有机紫外探测器件。
实施例三
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，如图1，该器件的结构包括透明玻璃衬底1、透明电极2、有机层3、金属电极4；在透明玻璃衬底1上依次制备透明电极2、有机层3和金属电极4；透明电极2为氧化铟锡(ITO)电极，金属电极4为Al电极。
所述的有机层3为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的共混薄膜。
一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一 将镀有氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底分别浸泡于去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗。清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底表面用紫外臭氧处理5分钟，提高衬底表面的清洁度及氧化铟锡(ITO)表面的功函数。
步骤二 在步骤一中处理完毕的镀有ITO的玻璃衬底上旋涂3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的混合溶液（3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量比1:2，溶于氯仿，3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)浓度为10mg/ml）制备有机层薄膜，其旋涂速率为1500转/分钟，容量140微升，旋涂时间40秒。
步骤三 将步骤二制备的有机层薄膜放入真空室中，对真空腔抽真空，使真空度达到4×10-4帕。加热铝丝，使铝丝蒸发，用物理气象沉积法在有机层薄膜上蒸镀铝电极，得到有机紫外探测器件。
实施例四
本实施例的有机紫外探测器与实施例一基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的质量配比为1:1。
实施例五
本实施例的有机紫外探测器与实施例一基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的质量配比为2:1。
实施例六
本实施例的有机紫外探测器与实施例二基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷1,10-邻二氮菲合铽(Tb(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量配比为1:1。
实施例七
本实施例的有机紫外探测器与实施例二基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷1,10-邻二氮菲合铽(Tb(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量配比为2:1。
实施例八
本实施例的有机紫外探测器与实施例三基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量配比为1:1。
实施例九
本实施例的有机紫外探测器与实施例三基本相同。区别在于制备有机层薄膜所用材料3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3phen)与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的质量配比为2:1。
实施例十
本实施例的有机紫外探测器与实施例一基本相同。区别在于所述的透明电极2为 聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS），金属电极4为铝镁合金（铝镁质量比为1:1）。
实施例十一
本实施例的有机紫外探测器与实施例2基本相同。区别在于所述的透明电极2为 聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS），金属电极4为铝镁合金（铝镁质量比为1:1）。
实施例十二
本实施例的有机紫外探测器与实施例3基本相同。区别在于所述的透明电极2为 聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS），金属电极4为铝镁合金（铝镁质量比为1:1）。
图2为紫外探测器有机层材料的能级示意图。
所述的紫外探测器有机层材料为3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕(Eu(DBM)3bphen)和[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）。
由图可见这两种材料的能级匹配。

Claims (2)

1.一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，该器件的结构包括透明玻璃衬底（1）、透明电极（2）、有机层（3）、金属电极（4）；在透明玻璃衬底（1）上依次制备透明电极（2）、有机层（3）和金属电极（4）；透明电极（2）为透明氧化铟锡电极或 聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐电极；金属电极（4）为Al或铝镁合金；
其特征是：
所述的有机层（3）为3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜；
或
所述的有机层（3）为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜；
或
所述的有机层（3）为3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的共混薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于稀土配合物的光盲型有机紫外探测器件，其特征是：
3二苯甲酰基甲烷 4,7-二苯基-1,10-邻二氮菲合铕 与 [6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1；
3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铽 与 [6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1；
3二苯甲酰基甲烷 1,10-邻二氮菲合铕与[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯的质量配比为1：2～2：1。
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