CN103187521A - 一种有机磁敏二极管 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种有机磁敏二极管，属于微电子器件与传感器技术领域，有望在磁场测量和探测方面得到广泛应用。其结构为铟锡氧化物(ITO)/酞菁铜(CuPc)或苝四甲酸二酐(PTCDA)/Al。这种有机磁敏二极管具有磁致电阻效应，其磁致电阻的大小随外加磁场的增强而增大，其中以PTCDA为有机层的器件(PTCDA器件)的磁致电阻为负，而以CuPc为有机层的器件(CuPc器件)的磁致电阻为正。在室温下，外加磁场为100mT时，PTCDA器件和CuPc器件的磁致电阻可分别达到-30％和20％以上。

Description

一种有机磁敏二极管

技术领域

本发明设计了一种有机磁敏二极管，属于微电子器件与传感器技术领域，有望在磁场测量和探测方面得到广泛应用。

背景技术

有机半导体材料主要由碳、氢、氮等轻元素组成，它们的自旋-轨道耦合作用较弱，使得有机半导体中电子的自旋弛豫时间较长，因此与自旋相关的扩散长度较大，使其具有独特的磁致电阻效应。磁致电阻效应是指器件的电阻随外加磁场的强度变化。磁致电阻(MR)定义为器件处在有磁场的空间时的微分电阻相对于处在无磁场的空间时的微分电阻的增量ΔR(可正可负)与处在无磁场空间时的电阻的比率，可表示为：

$\mathrm{MR}=\frac{\mathrm{\ΔR}}{R\left(0\right)}=\frac{R\left(B\right)-R\left(0\right)}{R\left(0\right)},$

其中R(B)和R(0)分别是器件处在有磁场的空间和无磁场的空间时所呈现的微分电阻。

发明内容

相对于无机磁敏器件，有机磁敏器件的一个主要优点是它不要求器件材料具有磁性，选材更灵活，可以制作在廉价的柔性衬底上。有机磁敏二极管是一种很少见的在室温下，在很小的磁场作用下就能得到磁致电阻的一种有机磁敏器件。本发明选择铟锡氧化物(ITO)和铝分别作为阳极和阴级，酞菁铜(CuPc)或苝四甲酸二酐(PTCDA)作为有机层制成有机磁敏二极管，其结构如图1所示。这种有机磁敏二极管具有很高的磁致电阻，在100mT的磁场下，以PTCDA和CuPc为有机层的磁敏二极管的磁致电阻可分别达到-30％和+20％以上。

附图说明

图1是有机磁敏二极管的结构示意图，ITO薄膜和铝薄膜分别作为阳极和阴极。当选用镀有ITO的玻璃为衬底时，只需要用真空蒸发方法在其上依次制备有机半导体(CuPc或PTCDA)薄膜和铝薄膜。当选用其它材料作为衬底时，需要先在衬底上用溅射等方法制备一层ITO薄膜，方块电阻10～100Ω；再用真空蒸发方法制备有机半导体薄膜(CuPc或PTCDA)和铝薄膜。

具体实施方式

当选用镀有ITO的玻璃为衬底时，器件制备过程为：

a)将镀有ITO的玻璃衬底用去污粉洗涤，然后再先后用去离子水、丙酮、乙醇各超声清洗15分钟，放入烘箱中烘干；

b)在ITO的玻璃衬底上用真空蒸发方法制备有机薄膜(PTCDA或CuPc)；

c)用真空蒸发方法制备Al薄膜，电极面积通过掩模板限定；

d)对器件进行封装。

如果选用其它材料作为衬底，需要先在衬底上用溅射等方法制备ITO薄膜，再采用b)～d)的步骤完成器件制备。

Claims (5)

1.一种有机磁敏二极管，其特征在于它由镀有铟锡氧化物(ITO)薄膜(阳极)的衬底、有机半导体薄膜和Al薄膜(阴极)组成。

2.权利要求1所述的有机磁敏二极管，其特征在于它的阳极、有机薄膜和阴极都无磁性。

3.权利要求1所述的有机磁敏二极管，其特征在于有机薄膜为酞菁铜(CuPc)和苝四甲酸二酐(PTCDA)。

4.权利要求1所述的有机磁敏二极管，其特征在于在室温下具有磁致电阻效应。当在其阳极和阴极之间施加正电压时，其微分电阻的大小随外加磁场强度的大小而单调变化。

5.权利要求1所述的有机磁敏二极管，其特征在于其磁致电阻的正负与有机材料有关。有机薄膜为CuPc时磁致电阻为正，而有机薄膜为PTCDA时，磁致电阻则为负。

Images