CN103078059B - 一种用于探测光强度的多层膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探测光强度的多层膜，其特征在于：在ITO玻璃基底层上设有有机薄膜层Ⅰ，所述有机薄膜层Ⅰ上设有有机薄膜层Ⅱ，在所述有机薄膜层Ⅱ上设有金属薄膜电极。本发明还公开了该多层膜的制备方法。本发明以ITO透明电极代替传统的金属薄膜电极，有效地提高了入射光的透射率，以有机薄膜层为核心层，采用真空蒸镀的方法来制备多层膜，制备工艺简洁，得到的多层膜在光强度探测上有广泛的应用。

Description

一种用于探测光强度的多层膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于探测光强度的多层膜及其制备方法。

背景技术

目前，在许多需要测试光强度的领域中，传统的光强测试仪多采用光照度计。其结构如图2所示，图中其核心部分包括金属基片1’、硒薄膜层2’、金属薄膜3’和集电环4’，图中箭头所指L为光照。其工作原理是：当光线照射到照度计表面时，入射光透过金属薄膜3’到达半导体硒薄膜层2’和金属薄膜3’的分界面上，在界面上产生光电效应。产生电位差的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。接上外电路，就会有电流通过，电流值从电流表上指示出来。但其核心的多层膜部分还有需要改进的地方。第一是金属薄膜层透射率低，当光照后，只有一部分的光能够透过金属薄膜层，使得金属与硒薄膜界面光电效应产生的载流子减少，使得照度计的灵敏度降低，显示的电流小。第二是硒薄膜层的制备；由于硒有一定毒性，因此制备半导体硒层的工艺比较严格，寻找一种价格合适而且无毒的薄膜来代替硒材料成为必要。近年来，文献H.W.Lin，S.Y.Ku，H.C.Su，HighlyEfficientVisible-BlindOrganicUltrvaioletPhotodetectors，Ady.Mater.2005，17，2489-2493.和M.A.Green，K.Emeyr，SolarCellEfficiencyTables，Prog.Photovolt.Res.Appl.2003，11，347-352.报道了几种光强度探测器的结构，都采用有机半导体薄膜作为光电检测核心层来代替硒材料，探测器其具有良好的光电响应特性；但缺点是探测器对紫外区域范围光反应灵敏，对可见光反应微弱，这影响了其实际应用。因此，有必要提供一种新型的膜结构以解决上述问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于探测光强度的多层膜及其制备方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于探测光强度的多层膜，其特征在于：在ITO玻璃基底层上设有有机薄膜层Ⅰ，所述有机薄膜层Ⅰ上设有有机薄膜层Ⅱ，在所述有机薄膜层Ⅱ上设有金属薄膜电极。

优选地，所述有机薄膜层Ⅰ是由并五苯和酞菁铜的混合材料制成的，并五苯和酞菁铜的摩尔比为1:9-1:4，薄膜的厚度为35nm-65nm。

优选地，所述有机薄膜层Ⅱ为N型有机薄膜，厚度为25nm-40nm。

优选地，所述N型有机薄膜为富勒烯。

优选地，所述金属薄膜电极的材料为金、铂、银。

本发明还公开了一种用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

①在ITO玻璃基底层上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅰ，厚度为35nm-65nm；

②在所述有机薄膜层Ⅰ上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅱ，厚度为25nm-40nm；

③在所述有机薄膜层Ⅱ上采用真空蒸镀一层金属金、铂或银薄膜层作为金属薄膜电极。

优选地，所述有机薄膜层Ⅰ的材料是由并五苯和酞菁铜混合制成的。

优选地，所述步骤①中采用真空蒸发的方法时，衬底温度为60℃-150℃。

优选地，所述有机薄膜层Ⅱ为N型有机薄膜，所述N型有机薄膜为富勒烯。

优选地，所述步骤②中采用真空蒸发的方法时，衬底温度为40℃-90℃。

较现有技术相比，本发明提供的有机薄膜层Ⅰ采用两种P型有机半导体混合材料制成，并和有机薄膜层Ⅱ采用的N型半导体结构结合，两层共同作为核心层，对可见光反应灵敏，有效地解决了对可见光反应微弱的问题；同时，采用半导体P-N结构，载流子在两层界面处能够很好地分离，对外输出地的光电流更加明显，可以有效进行光强度的检测；另外，采用真空蒸镀的方法来制备多层膜从而降低照度仪的成本，简化工艺。本发明以无毒、制备工艺快捷的有机半导体材料代替硒，以ITO透明电极代替金属薄膜电极，加快了制备工艺过程的时间，同时有效的提高入射光的透明度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是硒光电照度计多层膜结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于探测光强度的多层膜，在ITO玻璃基底层1上设有有机薄膜层Ⅰ2，所述有机薄膜层Ⅰ2是由并五苯和酞菁铜的混合材料制成的，并五苯和酞菁铜的摩尔比为1:9-1:4，薄膜的厚度为35nm-65nm。所述有机薄膜层Ⅰ2上设有有机薄膜层Ⅱ3，所述有机薄膜层Ⅱ3为N型有机薄膜，所述N型有机薄膜为富勒烯，厚度为25nm-40nm。在所述有机薄膜层Ⅱ3上设有金属薄膜电极4，所述金属薄膜电极4的材料为金、铂、银。

一种用于探测光强度的多层膜的制备方法，包括如下步骤：

①在ITO玻璃基底层1上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅰ2，厚度为35nm-65nm；所述有机薄膜层Ⅰ2的材料是由并五苯和酞菁铜混合制成的，当采用真空蒸发的方法时，衬底温度为60℃-150℃。

②在所述有机薄膜层Ⅰ2上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅱ3，厚度为25nm-40nm；所述有机薄膜层Ⅱ3为N型有机薄膜，所述N型有机薄膜为富勒烯，当采用真空蒸发的方法时，衬底温度为40℃-90℃。

③在所述有机薄膜层Ⅱ3上采用真空蒸镀一层金属金、铂或银薄膜层作为金属薄膜电极4。

本发明研究了应用于照度计的多层膜的结构和制备方法，采用传统真空热蒸发工艺，得到多层膜器件，本发明的中有机薄膜层Ⅰ，采用多种有机半导体材料检测光照强度，同时采用ITO作为入射光的接收电极，即基底层。

实施实例1

在ITO玻璃基底层1上用真空蒸镀的方法生长了一层并五苯和酞菁铜的混合的有机薄膜层Ⅰ2，并五苯和酞菁铜的摩尔比为1:8，采用双源共蒸发方法，衬底温度为65℃，材料选用并五苯和酞菁铜，设置真空度为1.0×10^-4Pa，分别设置两种材料的蒸发速度，使得有机半导体薄膜的沉积速率为2nm/s。有机薄膜层Ⅰ2的厚度大约为50nm。在有机薄膜层Ⅰ2上用真空蒸镀的方法生长了一层富勒烯为原料的有机薄膜层Ⅱ3，采用富勒烯（C₆₀）作为蒸发源，衬底温度为40℃，真空度为1.0×10^-4Pa，富勒烯的沉积速率为2nm/s，得到有机薄膜层Ⅱ3的厚度大约为35nm。在有机薄膜层Ⅱ3上用真空蒸镀一层以金为原料的金属薄膜电极4作为电极材料，真空度为1.0×10^-4Pa，金属薄膜材料的沉积速率为5nm/s，得到薄膜的厚度约为40nm。

实施实例2

在ITO玻璃基底层1上用旋涂的方法制备一层由并五苯和酞菁铜为原料的有机薄膜层Ⅰ2（其他参数同实施例1）。在有机薄膜层Ⅰ2上用旋涂的方法制备一层富勒烯为原料的有机薄膜层Ⅱ3。在有机薄膜层Ⅱ3上用真空蒸镀的方法制备一层以银为原料的金属薄膜电极4作为电极材料，得到薄膜的厚度约为40nm。

本发明不限于上述实例，一般来说，本专利所公开的应用于光强度探测的多层膜可以加工成集成器件中的分立元件，本发明的多层膜结构不限于传统的热真空蒸发工艺以及旋涂、喷墨打印等方法，也可采用模板（mask）、印刷等加工方法得到。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于探测光强度的多层膜，其特征在于：在ITO玻璃基底层(1)上设有有机薄膜层Ⅰ(2)，所述有机薄膜层Ⅰ(2)是由并五苯和酞菁铜的混合材料制成的，并五苯和酞菁铜的摩尔比为1:9-1:4，薄膜的厚度为35nm-65nm；所述有机薄膜层Ⅰ(2)上设有有机薄膜层Ⅱ(3)，所述有机薄膜层Ⅱ(3)为N型有机薄膜，所述N型有机薄膜为富勒烯，厚度为25nm-40nm；在所述有机薄膜层Ⅱ(3)上设有金属薄膜电极(4)，所述金属薄膜电极(4)的材料为金、铂或银。

2.一种权利要求1所述的用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

①在ITO玻璃基底层(1)上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅰ(2)，厚度为35nm-65nm；

②在所述有机薄膜层Ⅰ(2)上采用真空蒸发、旋涂或者喷墨打印的方法制备一层有机薄膜层Ⅱ(3)，厚度为25nm-40nm；

③在所述有机薄膜层Ⅱ(3)上采用真空蒸镀一层金属金、铂或银薄膜层作为金属薄膜电极(4)。

3.根据权利要求2所述的用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于：所述有机薄膜层Ⅰ(2)的材料是由并五苯和酞菁铜混合制成的。

4.根据权利要求2所述的用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于：所述步骤①中采用真空蒸发的方法时，衬底温度为60℃-150℃。

5.根据权利要求2所述的用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于：所述有机薄膜层Ⅱ(3)为N型有机薄膜，所述N型有机薄膜为富勒烯。

6.根据权利要求2所述的用于探测光强度的多层膜的制备方法，其特征在于：所述步骤②中采用真空蒸发的方法时，衬底温度为40℃-90℃。