CN104638107A - 一种近红外光有机光传感器及近红外光传感方法 - Google Patents

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梁育馨
彭湘诒
涂峻豪
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Abstract

本发明提供了一种近红外光有机光传感器与一种近红外光传感方法，近红外光有机光传感器包括：偏压源，包括正极和负极；阴极，连接偏压源的正极；阳极，连接偏压源的负极；以及主动层，设置于阴极和阳极之间，主动层包括PDPP3T:PCBM。感测近红外光的方法包括下列步骤：提供阴极和阳极；提供感光材料，设置于阴极和阳极之间，感光材料包括PDPP3T:PCBM；以及于阴极和阳极两端提供负向偏压。采用本发明，利用PDPP3T:PCBM可吸收近红外光的特性，以及施加负向偏压，如此一来，本发明的近红外光有机光传感器可侦测近红外光波长范围的讯号，以及获得一种感测近红外光的方法。

Description

一种近红外光有机光传感器及近红外光传感方法
技术领域
本发明涉及有机光传感器(Organic Photo Detector,OPD)和传感技术(Sensing Technology)领域，尤其涉及一种近红外光有机光传感器和近红外光传感方法。
背景技术
有机光传感器透过吸收光能转换成电子讯号测量光通量或是光功率，且具有可挠曲、成本低、体积小、轻薄、制程温度较低等优点，可制作在塑料基板上，易于与其它的有机光电组件整合，具发展潜力，具有像是可调整电子产品屏幕亮度、血氧浓度侦测、手掌血管扫描等用途，目前有机光传感器的材料多为P3HT:PCBM(poly(3-hexylthiophene)：[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)，具有成本低，易合成等优点，但其吸光区为400～600nm，因此感测区范围较小，应用性较少，且目前已知最高的用于有机光传感器的感测区范围仅约700nm。
有鉴于此，如何改进有机光传感器，以侦测近红外光范围的讯号，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的有机光传感器的感测区范围存在的上述缺陷，本发明利用PDPP3T(Poly-(diketopyrrolopyrrole-terthiophene))材料做为有机光传感器的主动层材料材料作为有机光传感器的主动层材料，提供了一种可感测近红外光范围的近红外光有机光传感器及一种近红外光传感方法。PDPP3T为习知的有机光伏电池材料，能隙为1.3eV，可吸收900nm的近红外光，因此本案利用PDPP3T搭配PCBM([6,6]-Phenyl-C61-butyric acidmethyl ester)形成PDPP3T:PCBM制作可吸收近红外光的有机光传感器的主动层。PDPP3T具有有机太阳能电池(Organic Photovoltaic,OPV)的光电转换特性，在有机光伏电池应用上，搭配碳60(C60)或碳70(C70)，其光电转换效率分别可达3.8或4.7％，光伏电池施给正向偏压，设计目的为希望照射太阳光后转换出的光电流越大越好。本案的近红外光有机光传感器施给负向偏压以感测光，在波长范围为800～900nm的近红外光照射下有很好的光电流表现，亦有良好的光暗电流比值，在不同照度下皆具有良好的线性度表现，且与市售可见光有机光传感器材料P3HT:PCBM相比，具有类似的光暗电流表现，由PDPP3T:PCBM做为主动层用于本案近红外光有机光传感器，可感测近红外光范围的讯号。
依据本发明的一个方面，提供了一种近红外光有机光传感器(Near-Infrared Organic Photo Detector,NIR OPD)，包括：偏压源，包括正极和负极；阴极，连接偏压源的正极；阳极，连接偏压源的负极；以及主动层，设置于阴极和阳极之间，主动层包括PDPP3T:PCBM。
优选地，更进一步包括至少电洞传递层、电子传递层或其组合，电洞传递层设置于主动层和阳极之间，电子传递层设置于主动层和阴极之间。
优选地，包括电洞传递层，电洞传递层包括PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Polystyrene sulfonate)或其它适合的材料。
优选地，阴极包括钙/铝、铝、氟化锂/铝或其它适合的材料，阳极包括氧化铟锡或其它适合的材料。
优选地，近红外光有机光传感器包括电洞传递层和电子传递层，电洞传递层包括氧化钼或其它适合的材料，电子传递层包括氧化锌或其它适合的材料，阴极包括氧化铟锡或其它适合的材料，阳极包括银或其它适合的材料。
依据本发明的一个方面，提供了一种近红外光传感方法，包括下列步骤：提供阴极和阳极；提供感光材料，设置于阴极和阳极之间，感光材料包括PDPP3T:PCBM；以及于阴极和阳极两端提供负向偏压。
优选地，更进一步包括至少电洞传递层、电子传递层或其组合，电洞传递层设置于主动层和阳极之间，电子传递层设置于主动层和阴极之间。
优选地，包括电洞传递层，电洞传递层包括PEDOT:PSS或其它适合的材料。
优选地，阴极包括钙/铝、铝、氟化锂/铝或其它适合的材料，阳极包括氧化铟锡或其它适合的材料。
优选地，近红外光有机光传感器包括电洞传递层和电子传递层，电洞传递层包括氧化钼或其它适合的材料，电子传递层包括氧化锌或其它适合的材料，阴极包括氧化铟锡或其它适合的材料，阳极包括银或其它适合的材料。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第一具体实施例；
图2示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第二具体实施例；
图3示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第三具体实施例；
图4示出依据本发明的第一具体实施例，在不同光功率下，改变偏压源的电压所产生的感应电流密度；
图5示出依据本发明的第一具体实施例，单位面积所受的光功率和光暗电流比值的关系；以及
图6示出依据本发明的第一具体实施例，在不同波长的光照射下的外部量子效率。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第一具体实施例。参照图1，近红外光有机光传感器100包括偏压源160，偏压源160具有正极和负极，阴极110连接偏压源160的正极，阳极140连接偏压源160的负极，偏压源160提供负向偏压，于阴极110和阳极140之间设置主动层120，主动层120包括PDPP3T:PCBM。
优选地，更进一步包括至少电洞传递层、电子传递层或其组合，电洞传递层设置于主动层和阳极之间，电子传递层设置于主动层和阴极之间。优选地，包括电洞传递层130，设置电洞传递层130设置于主动层120和阳极140之间，电洞传递层130包括PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Polystyrene sulfonate)或其它适合的材料。
优选地，阴极110包括钙/铝或其它适合的材料，阳极140包括氧化铟锡或其它适合的材料。
图2示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第二具体实施例。参照图2，近红外光有机光传感器200包括偏压源260，偏压源260具有正极和负极，阴极210连接偏压源260的正极，阳极240连接偏压源260的负极，偏压源260提供负向偏压，于阴极210和阳极240之间设置主动层220，主动层220包括PDPP3T:PCBM。优选地，包括电洞传递层，设置电洞传递层230设置于主动层220和阳极240之间，电洞传递层包括PEDOT:PSS或其它适合的材料。
优选地，阴极210包括铝、氟化锂/铝或其它适合的材料，阳极240包括氧化铟锡或其它适合的材料，阴极210使用铝，减少使用易吸水的钙，能够增加组件寿命，阴极210使用氟化锂/铝，由于氟化锂的极性较高，加速拉出电子，可使光电流增加。
图3示出依据本发明的近红外光有机光传感器的第三具体实施例。参照图3，近红外光有机光传感器300包括偏压源360，偏压源360具有正极和负极，阴极310连接偏压源360的正极，阳极340连接偏压源360的负极，偏压源360提供负向偏压，于阴极310和阳极340之间设置主动层320，主动层320包括PDPP3T:PCBM。
优选地，近红外光有机光传感器更进一步包括电洞传递层330和电子传递层350，电洞传递层330包括氧化钼或其它适合的材料，电子传递层350包括氧化锌或其它适合的材料，阴极310包括氧化铟锡或其它适合的材料，阳极340包括银或其它适合的材料。
参考第一具体实施例，电洞传递层130包括PEDOT:PSS，阴极110包括钙/铝，阳极140包括氧化铟锡，在负向偏压为1(V)操作下，波长为800～900nm的红外光照射下，可得到表1实施例的结果，比较例为主动层材料为P3HT:PCBM，在负向偏压为1(V)操作下，波长为500～600nm的光照射下，可得到表1比较例的结果，参照表1如下：
表1
表1的比较例的P3HT:PCBM为市售的传感器材料，由实施例和比较例可得知，本发明的实施例量子效率和响应率优于比较例，且有很好的光电流表现和暗电流表现，亦有良好的光暗电流比值。
参照图4，图4示出依据本发明的第一具体实施例，在不同光功率下，改变偏压源的电压所产生的感应电流密度，波长为800～900nm的近红外光照射下，可得到图4的实验结果，横轴为偏压源提供的电压(V)，第三象限的电压为负值，代表负向偏压，纵轴为感应近红外光后产生的电流密度(A/cm2)，曲线410的光功率为0uw(未照光)，因此，曲线410几乎与横轴重叠，曲线420的光功率为10uw，曲线430的光功率为50uw，曲线440的光功率为100uw，曲线550的光功率为297uw，图4可知，在不同光功率的照射下，均具有很好的近红外光光电感测特性。
参照图5，图5示出依据本发明的第一具体实施例，单位面积所受的光功率和光暗电流比值的关系，波长为800～900nm的近红外光照射下，可得到图5的实验结果，横轴为近红外光有机光传感器100的单位面积所受的光功率(uW/cm2)，纵轴为光电流/暗电流(即光暗电流比值)，单位面积所受的光功率和光暗电流比值有线性关系。
参照图6，图6示出依据本发明的第一具体实施例，在不同波长的光照射下的外部量子效率，横轴为波长(nm)，纵轴为外部量子效率(％)，近红外光范围和红外光范围的外部量子效率皆有良好的表现。
依据本发明的一个方面，提供了一种近红外光传感方法，包括下列步骤：提供阴极和阳极；提供感光材料，设置于阴极和阳极之间，感光材料包括PDPP3T:PCBM；以及于阴极和阳极两端提供负向偏压。
在一实施例中，更进一步包括至少电洞传递层、电子传递层或其组合，电洞传递层设置于主动层和阳极之间，电子传递层设置于主动层和阴极之间。
优选地，包括电洞传递层，电洞传递层包括PEDOT:PSS或其它适合的材料。
优选地，阴极包括钙/铝、铝、氟化锂/铝或其它适合的材料，阳极包括氧化铟锡或其它适合的材料。
优选地，近红外光有机光传感器包括电洞传递层和电子传递层，电洞传递层包括氧化钼或其它适合的材料，电子传递层包括氧化锌或其它适合的材料，阴极包括氧化铟锡或其它适合的材料，阳极包括银或其它适合的材料。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种近红外光有机光传感器，其特征在于包括：
一偏压源，包括一正极和一负极；
一阴极，连接该正极；
一阳极，连接该负极；以及
一主动层，设置于该阴极和该阳极之间，该主动层包括PDPP3T:PCBM。
2.根据权利要求1所述的近红外光有机光传感器，其特征在于更进一步包括至少一电洞传递层、一电子传递层或其组合，该电洞传递层设置于该主动层和该阳极之间，该电子传递层设置于该主动层和该阴极之间。
3.根据权利要求2所述的近红外光有机光传感器，其特征在于包括该电洞传递层，该电洞传递层包括PEDOT:PSS。
4.根据权利要求1或3所述的近红外光有机光传感器，其特征在于该阴极包括钙/铝、铝或氟化锂/铝，该阳极包括氧化铟锡。
5.根据权利要求2所述的近红外光有机光传感器，其特征在于包括该电洞传递层和该电子传递层，该电洞传递层包括氧化钼，该电子传递层包括氧化锌，该阴极包括氧化铟锡，该阳极包括银。
6.一种近红外光传感方法，其特征在于包括下列步骤：
提供一阴极和一阳极；
提供一感光材料，设置于该阴极和该阳极之间，该感光材料包括PDPP3T:PCBM；以及
于该阴极和该阳极两端提供一负向偏压。
7.根据权利要求6所述的近红外光传感方法，其特征在于更进一步提供至少一电洞传递层、一电子传递层或其组合。
8.根据权利要求7所述的近红外光传感方法，其特征在于该电洞传递层包括PEDOT:PSS。
9.根据权利要求6或8所述的近红外光传感方法，其特征在于该阴极包括钙/铝、铝或氟化锂/铝，该阳极包括氧化铟锡。
10.根据权利要求7所述的近红外光传感方法，其特征在于包括该电洞传递层和该电子传递层，该电洞传递层包括氧化钼，该电子传递层包括氧化锌，该阴极包括氧化铟锡，该阳极包括银。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108520919B (zh) * 2018-03-13 2020-05-22 华南理工大学 一种有机/无机杂化钙钛矿光电探测器及其制备方法
CN111180592A (zh) * 2020-01-08 2020-05-19 河南师范大学 一种全波长360°可探测有机薄膜式光电探测器的制造方法
CN111180592B (zh) * 2020-01-08 2022-07-29 河南师范大学 一种全波长360°可探测有机薄膜式光电探测器的制造方法

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