CN104916780A - 一种基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管 - Google Patents

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彭应全
郑挺才
吕文理
张建萍
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Abstract

本发明公开了一种基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管的设计与制备方法，其特征是：(1)它由透明衬底、透明阳极、p-型激子阻挡层、激基复合物光敏层、n-型激子阻挡层和阴极组成，从下至上，其顺序依次是透明衬底、透明阳极、p-型激子阻挡层、激基复合物光敏层、n-型激子阻挡层和阴极；(2)激基复合物光敏层是由能够形成激基复合物的一种施体分子和另一种受体分子组成的混合薄膜或多个层叠在一起的施体-受体平面异质结。

Description

一种基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管
技术领域
本发明涉及一种基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管制造方法，属于固体电子器件技术领域。 
背景技术
大部分有机半导体材料属于单载流子传输型，即它对一种载流子的迁移率远远大于对另一种载流子的迁移率。通常电子迁移率远远大于空穴迁移率的材料称为电子传输型材料，简称n-型材料，而空穴迁移率远远大于电子迁移率的材料称为空穴传输型材料，简称p-型材料。在有机半导体中，电子在最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital)-(LUMO)上传输，而空穴在最高已占据轨道(highest occupied molecular orbital)-(HOMO)上传输。 
与无机光敏二极管相比，有机光敏二极管（OPD）具有转换效率高，可以大面积低成本制造等优点。有机光敏二极管通常由透明衬底、透明底电极、有机活性层和顶电极组成。根据活性层结构的不同，有机光敏二极管主要分为平面异质结构和体异质结构两种。常规结构OPD的活性层通常采用纯净的p-型光敏层、光敏施体-受体平面异质结，或光敏施体-受体体异质结（施体分子与受体分子的混合物），其光谱响应波长范围与光敏施体的吸收波长范围相一致。由于现有有机光敏材料的禁带宽度大多在2.0eV左右，使得实现红外光敏有些困难。 
发明内容
本发明的目的在于克服以上常规有机光敏二极管的不足，提出一种基于激基复合物吸收的有机光敏二极管，以实现高性能的红外有机光敏二极管。激基复合物是在两个不同的有机分子界面处，一个分子HOMO(EHD)上的空穴（通常为施体材料）与另一个分子LUMO（能级为ELA）上的电子（通常为受体材料）在库仑引力作用下形成的电子-空穴对，它的能量为Eg,exc=Eg,A-Eg,D，比施体的禁带宽度(Eg,D)和受体的禁带宽度(Eg,A)都小，因而其起始吸收波长为λon,exc=1.24μm/Eg,exc，比施体的起始吸收波长λon,D=1.24μm/Eg,D和受体的起始吸收波长λon,A=1.24μm/Eg,A均大，很容易进入红外范围。 
本发明的目的是这样实现的：以起始吸收波长λon,exc进入红外的激基复合物薄膜为光敏层，制备有机光敏二极管，其光谱响应范围将进入红外区域。依据 上述技术思路发明的红外有机光敏二极管包括透明衬底、透明阳极、p-型激子阻挡层、激基复合物光敏层、n-型激子阻挡层和阴极。激基复合物光敏层红外光吸收系数高，能有效收红外光能量，产生光生电子和光生空穴。这些光生电子和光生空穴在反向偏压的作用下，分别穿过n-型激子阻挡层和p-型激子阻挡层到达阴极和阳极，从而形成光电流。 
附图说明
图1是有机光敏二极管基本结构示意图； 
图2是激基复合物能级示意图； 
图3是本发明示意图。 
具体实施方式
以镀有铟锡氧化物(ITO)透明导电薄膜的玻璃为衬底，并兼作透明阳极；以N,N`-联二苯-N,N`-bis(1-萘基)-(1,1`-联苯)-4,4`-联氨(NPB)为p-型激子阻挡层、酞菁钕(NdPc):富勒稀(C60)为激基复合物光敏层，2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)为n-型激子阻挡层，Al为阴极的本发明，其制备过程如下： 
a)用标准工艺清洗ITO玻璃衬底； 
b)用真空蒸发方法在ITO上制备一层NPB p-型激子阻挡层； 
c)用真空共蒸发方法在NPB上制备NdPc:C60激基复合物光敏层 
d)用真空蒸发方法在NdPc:C60薄膜上制备一层BCP n-型激子阻挡层; 
e)用真空蒸发方法在BCP制备Al薄膜作为阴极； 
f)将制作的器件封装。 

Claims (2)

1.一种基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管，其特征是它由透明衬底、透明阳极、p-型激子阻挡层、激基复合物光敏层、n-型激子阻挡层和阴极组成，从下至上，其顺序依次是透明衬底、透明阳极、p-型激子阻挡层、激基复合物光敏层、n-型激子阻挡层和阴极。 
2.权利要求1所述的基于激基复合物光敏层的红外有机光敏二极管，其特征是，激基复合物光敏层是由能够形成激基复合物的一种施体分子和另一种受体分子组成的混合薄膜或多个层叠在一起的施体-受体平面异质结。 
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