CN107634145A - 一种用于图像传感器的有机光电探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种用于图像传感器的有机光电探测器，包括玻璃基片，玻璃基片上表面设置有ITO电极层，玻璃基片上表面上还自下而上依次涂覆有阳极缓冲层、前置吸收层、主体活性层、阴极缓冲层以及Al电极层；阳极缓冲层由MoO3层和NPB层构成，前置吸收层为P3HT层，主体活性层为由电子给体材料PBDT‑TT‑F和电子受体材料PC71BM构成的复合层，阴极缓冲层由BCP层和MoO3层构成。利用吸收光谱互补原理，进而扩大光谱响应范围。本发明还公开了有机光电探测器的制备方法，工艺简单，对于设备的要求低。
Description
技术领域
本发明属于有机半导体技术领域，涉及一种用于图像传感器的有机光电探测器，本发明还涉及上述有机光电探测器的制备方法。
背景技术
随着电子产品的微型化、智能化及数字化，需要提高图像传感器的电路集成度、提高像素单元特性、减小单元面积，以实现微型化、智能化、低功耗及低成本的微型智能数字式“片上相机”系统。而有机薄膜器件工业的发展，特别是在显示以及照明领域展现出的优势，为图像传感技术打开了一扇大门。将有机光电探测器应用在图像传感领域，对可见光宽光谱全基色响应是满足图像传感的关键技术之一。
现有的有机光电探测器大多数光谱响应范围窄，部分响应范围宽的有机光电探测器结构比较复杂，制备工艺要求高，对选用材料的互融性要求高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于图像传感器的有机光电探测器，解决了现有有机光电探测器光谱响应范围窄的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种用于图像传感器的有机光电探测器，包括玻璃基片，玻璃基片上表面设置有ITO电极层，玻璃基片上表面上还自下而上依次涂覆有阳极缓冲层、前置吸收层、主体活性层、阴极缓冲层以及Al电极层；
阳极缓冲层由MoO3(氧化钼)层和NPB(N,N'-双-(3-萘基)-N,N'-二苯基-[1,1'-二苯基]-4,4'-二胺)层构成，前置吸收层为P3HT(聚-3己基噻吩)层，主体活性层为由电子给体材料PBDT-TT-F(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1.2-b:4,5-b]二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩)和电子受体材料PC71BM([6,6]-苯基-碳71-丁酸甲酯)构成的复合层，阴极缓冲层由BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)层和MoO3层构成。
本发明的特点还在于：
前置吸收层中的P3HT与主体活性层中的PC71BM形成平面异质结，主体活性层中的PBDT-TT-F与PC71BM形成体异质结。
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5。
阳极缓冲层中MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm，NPB层厚度为0.8nm～1.2nm；前置吸收层厚度为15nm～25nm，主体活性层厚度为90nm～100nm；阴极缓冲层中的BCP层厚度为0.8nm～1.2nm，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm；Al电极层的厚度为90nm～110nm。
本发明的另一目的是提供一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，具体包含以下步骤：
步骤1：先在玻璃基片上镀ITO电极层，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层的玻璃基片，再用纯氮气吹干或红外烘干；
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片用紫外臭氧光清洗后，再放置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片上形成阳极缓冲层；
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片上，然后烘干，在玻璃基片上形成前置吸收层；
步骤4：先将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，然后将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片上，再烘干，在玻璃基片上形成主体活性层；
步骤5：先将经步骤4所得到的玻璃基片放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层，然后沉积Al电极层；
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片加热到120℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
本发明的特点还在于：
步骤1中，湿法清洗的过程为：先采用去离子水对玻璃基片1进行超声清洗25min～30min，接着采用丙酮对玻璃基片1进行超声清洗25min～30min，最后采用无水乙醇超声清洗25min～30min。
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5。
阳极缓冲层中MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm，NPB层厚度为0.8nm～1.2nm；前置吸收层厚度为15nm～25nm，主体活性层厚度为90nm～100nm；阴极缓冲层中的BCP层厚度为0.8nm～1.2nm，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm；Al电极层的厚度为90nm～110nm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的有机光电探测器，活性层采用平面与体异质结结合形成混合型活性层结构，选用三种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原理，进而扩大光谱响应范围；
(2)本发明的有机光电探测器，阳极缓冲层采用MoO3(氧化钼)/NPB复合材料，阴极缓冲层采用BCP/MoO3复合材料，能够增强空穴和电子的收集，提高光生电流，同时阻挡电子和空穴减小暗电流，进而提高有机光电探测器的比探测率；
(3)本发明的有机光电探测器，为图像传感器高集成以及小单元面积化提供了前端器件基础；
(4)本发明的有机光电探测器的制备方法，工艺简单，对于设备的要求低。
附图说明
图1为本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器的结构示意图；
图2为本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器的吸收光谱图；
图3为本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器的原理图。
图中，1.玻璃基片，2.ITO电极层，3.阳极缓冲层，4.前置吸收层，5.主体活性层，6.阴极缓冲层，7.Al电极层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器，如图1所示，包括玻璃基片1，玻璃基片1上表面设置有ITO电极层2，玻璃基片1上表面上还自下而上依次涂覆有阳极缓冲层3、前置吸收层4、主体活性层5、阴极缓冲层6及Al电极层7。
阳极缓冲层3由MoO3层和NPB层构成，为MoO3/NPB复合材料层，其中，MoO3层位于NPB层的下方，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm，NPB层厚度为0.8nm～1.2nm。
前置吸收层4为P3HT层，厚度为15nm～25nm。
主体活性层5为由电子给体材料PBDT-TT-F和电子受体材料PC71BM构成的复合层，主体活性层5的厚度为90nm～100nm。
阴极缓冲层6由BCP层和MoO3层构成，为BCP/MoO3复合材料层，其中，BCP层位于MoO3层的下方，BCP层厚度为0.8nm～1.2nm，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm。
Al电极层7的厚度为90nm～110nm。
本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器中：阳极缓冲层3和阴极缓冲层6对主体活性层5进行修饰，能够增强空穴或电子的收集，从而提高光生电流，也同时阻挡电子或空穴减小暗电流，提高探测器的比探测率；前置吸收层4能够传输空穴，并且与主体活性层5中的PC71BM形成平面异质结，能够良好的吸收波长为400nm～600nm的蓝光和绿光；主体活性层5中的PBDT-TT-F与PC71BM形成性能良好的体异质结，能够吸收波长为650nm～750nm的红光；如图2所示，利用P3HT/PC71BM和PBDT-TT-F:PC71BM不同吸收范围的光谱进行光谱互补，能够实现光谱拓宽，使本发明的光谱响应范围覆盖在波长为400nm～750nm区域内。
本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器的原理如下：
如图3所示，主体活性层5中光照产生的(暗光下形成的)电子从P3HT的LUMO能级依次向PBDT-TT-F、PC71BM低能级转移，再采用遂穿方式通过阴极缓冲层6的BCP层，然后由蒸镀阴极缓冲层6的MoO3层时存在的带氧空位的正电中心缺陷俘获电子，进而形成电子输运的通道；阴极缓冲层6的MoO3层和Al电极层7之间产生良好的欧姆接触，进一步降低串联电阻，提高阴极对空穴的收集，阴极缓冲层6的BCP层在HOMO能级形成一个空穴势垒阻挡空穴流向，减小阴极对空穴的收集，从而提高光电流、降低暗电流；主体活性层5中光照产生的(暗光下形成的)空穴将依次从PBDT-TT-F、PC71BM、前置吸收层4中P3HT层的HOMO能级向低能级转移，再通过遂穿方式经过阳极缓冲层3的NPB层，然后阳极缓冲层3的MoO3层形成电子输运的通道与电子复合，阳极缓冲层3的MoO3层和ITO电极层之间产生良好的欧姆接触，进一步降低串联电阻，提高阴极对空穴的收集，阳极缓冲层3的NPB层在LUMO能级形成电子势垒阻挡电子流向阳极，减小阳极对电子的收集，进一步提高并联电阻，从而提高光电流，降低暗电流。
本发明一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，具体包含以下步骤：
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，再用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗25min～35min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗25min～35min，最后采用无水乙醇超声清洗25min～35min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗，然后置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1上形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为14～18r/min，玻璃基片1的温度为48℃～52℃，MoO3层的蒸镀源温度为660℃～700℃，膜层厚度2.5nm～3.5nm，蒸镀时间为12min～17min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度0.8nm～1.2nm，时间为16min～24min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，烘干18min～22min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
烘干温度为80℃～100℃，膜层厚度为15nm～25nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，再将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干18min～22min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
烘干温度为80℃～100℃，膜层厚度为90nm～100nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，再沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为14r/min～16r/min，玻璃基片1的温度为48℃～52℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃～125℃，膜层厚度为0.8nm～1.2nm，蒸镀时间为13min～20min；MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度为2.5nm～3.5nm，时间为12min～16min；Al电极层7的蒸镀源温度为1300℃～1350℃，膜层厚度为90nm～110nm，蒸镀时间为20min～25min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃～125℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
通过以上方式，本发明的有机光电探测器，活性层采用平面与体异质结结合形成混合型活性层结构，选用三种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原理，进而扩大光谱响应范围；本发明的有机光电探测器，阳极缓冲层采用MoO3/NPB复合材料，阴极缓冲层采用BCP/MoO3复合材料，能够增强空穴和电子的收集，提高光生电流，同时阻挡电子和空穴减小暗电流，进而提高有机光电探测器的比探测率；本发明的有机光电探测器，为图像传感器高集成以及小单元面积化提供了前端器件基础。
实施例1
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗30min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗30min，最后采用无水乙醇超声清洗30min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，再置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1上形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中，承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度2.5nm，蒸镀时间为12min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度0.8nm，时间为16min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，然后烘干20min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液的浓度为5mg/mL，旋涂转速为2000rpm，烘干温度为80℃，膜层厚度为25nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，然后将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干20min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液中：PBDT-TT-F:PC71BM:DCM＝1mg:1.5mg:1mL，旋涂转速为1250rpm，烘干温度为80℃，膜层厚度为100nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，然后沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中，承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃，膜层厚度为0.8nm，蒸镀时间为13min；MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度为2.5nm，时间为12min；Al的蒸镀源温度为1300℃，膜层厚度为90nm，蒸镀时间为20min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持15min，之后将温度降到室温。
实施例2
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗30min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗30min，最后采用无水乙醇超声清洗30min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，再置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度2.8nm，蒸镀时间为12min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度0.9nm，时间为18min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，然后烘干20min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液的浓度为5mg/mL，旋涂转速为2000rpm，烘干温度为85℃，膜层厚度为25nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，再将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干20min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液中：PBDT-TT-F:PC71BM:DCM＝1mg:1.5mg:1mL，旋涂转速为1200rpm，烘干温度为90℃，膜层厚度为110nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，然后沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃，膜层厚度为1nm，蒸镀时间为17min；MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度为2.5nm，时间为12min；Al的蒸镀源温度为1300℃，膜层厚度为95nm，蒸镀时间为21min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持15min，之后将温度降到室温。
实施例3
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗30min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗30min，最后采用无水乙醇超声清洗30min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，再置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1上形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度3.0nm，蒸镀时间为15min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度1nm，时间为20min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，然后烘干20min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液的浓度为5mg/mL，旋涂转速为2200rpm，烘干温度为90℃，膜层厚度为20nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，再将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干20min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液中：PBDT-TT-F:PC71BM:DCM＝1mg:1.5mg:1mL，旋涂转速为1300rpm，烘干温度为95℃，膜层厚度为95nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，然后沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃，膜层厚度为1.0nm，蒸镀时间为17min；MoO3层的蒸镀源温度为680℃，膜层厚度为3.0nm，时间为15min；Al的蒸镀源温度为1300℃，膜层厚度为110nm，蒸镀时间为25min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
实施例4
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗30min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗30min，最后采用无水乙醇超声清洗30min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，再置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1上形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，MoO3层的蒸镀源温度为680℃，膜层厚度3.5nm，蒸镀时间为17min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度1.2nm，时间为24min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，然后烘干20min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液的浓度为5mg/mL，旋涂转速为2500rpm，烘干温度为98℃，膜层厚度为15nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，然后将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干20min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液中：PBDT-TT-F:PC71BM:DCM＝1mg:1.5mg:1mL，旋涂转速为1350rpm，烘干温度为85℃，膜层厚度为90nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，然后沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃，膜层厚度为1.1nm，蒸镀时间为18min；MoO3层的蒸镀源温度为680℃，膜层厚度为3.2nm，时间为16min；Al的蒸镀源温度为1300℃，膜层厚度为100nm，蒸镀时间为23min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
实施例5
步骤1：先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层2的玻璃基片1，用纯氮气吹干或红外烘干；
湿法清洗的过程如下：
先采用去离子水对玻璃基片1超声清洗30min，接着采用丙酮对玻璃基片1超声清洗30min，最后采用无水乙醇超声清洗30min。
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，再置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片1上形成阳极缓冲层3；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，MoO3层的蒸镀源温度为680℃，膜层厚度3.0nm，蒸镀时间为15min；NPB层的蒸镀源温度为130℃，膜层厚度0.9nm，时间为18min。
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片1上，然后烘干20min，在玻璃基片1上形成前置吸收层4；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液的浓度为5mg/mL，旋涂转速为3000rpm，烘干温度为80℃，膜层厚度为10nm。
步骤4：将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，然后将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片1上，烘干20min，在玻璃基片1上形成主体活性层5；
PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5；
旋涂过程的工艺参数如下：
旋涂液中：PBDT-TT-F:PC71BM:DCM＝1mg:1.5mg:1mL，旋涂转速为1350rpm，烘干温度为80℃，膜层厚度为90nm。
步骤5：将经步骤4所得到的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层6，然后沉积Al电极层7；
在蒸镀过程中：承载玻璃基片1的转台转速为15r/min，玻璃基片1的温度为50℃，BCP层的蒸镀源温度为120℃，膜层厚度为1.2nm，蒸镀时间为20min；MoO3层的蒸镀源温度为690℃，膜层厚度为2.8nm，时间为14min；Al的蒸镀源温度为1300℃，膜层厚度为105nm，蒸镀时间为24min。
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
将本发明的有机光电探测器进行测试，测试光源为：
绿光LED灯，波长为558nm，光功率为5mW/cm2；
红光LED灯，波长为628nm，光功率为4mW/cm2；
蓝光LED灯，波长为465nm，光功率为5mW/cm2。
在偏置电压为-1V时，各种光源的测试结果如下表：
测试结果显示，探测器的暗电流密度均为10-6A/cm2，对波长为628nm的红光、波长为465nm的蓝光以及波长为558nm的绿光，比探测率均达到7×1010Jones以上，且在7×1010-1011Jones之间，一致性良好。
Claims (8)
1.一种用于图像传感器的有机光电探测器，其特征在于，包括玻璃基片(1)，玻璃基片(1)上表面设置有ITO电极层(2)，玻璃基片(1)上表面上还自下而上依次涂覆有阳极缓冲层(3)、前置吸收层(4)、主体活性层(5)、阴极缓冲层(6)以及Al电极层(7)；
所述阳极缓冲层(3)由MoO3层和NPB层构成，所述前置吸收层(4)为P3HT层，所述主体活性层(5)为由电子给体材料PBDT-TT-F和电子受体材料PC71BM构成的复合层，所述阴极缓冲层(6)由BCP层和MoO3层构成。
2.如权利要求1所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器，其特征在于，所述前置吸收层(4)中的P3HT与主体活性层(5)中的PC71BM形成平面异质结，所述主体活性层(5)中的PBDT-TT-F与PC71BM形成体异质结。
3.如权利要求1或2所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器，其特征在于，所述PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5。
4.如权利要求1所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器，其特征在于，所述阳极缓冲层(3)中MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm，NPB层厚度为0.8nm～1.2nm；所述前置吸收层(4)厚度为15nm～25nm，所述主体活性层(5)厚度为90nm～100nm；所述阴极缓冲层(6)中的BCP层厚度为0.8nm～1.2nm，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm；所述Al电极层(7)的厚度为90nm～110nm。
5.一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
步骤1：先在玻璃基片(1)上镀ITO电极层(2)，然后采用湿法清洗镀有ITO电极层(2)的玻璃基片(1)，再用纯氮气吹干或红外烘干；
步骤2：将经步骤1处理后的玻璃基片(1)用紫外臭氧光清洗后，再放置于真空蒸镀室中蒸镀MoO3层和NPB层，在玻璃基片(1)上形成阳极缓冲层(3)；
步骤3：将P3HT用氯苯溶解后旋涂在经步骤2得到的玻璃基片(1)上，然后烘干，在玻璃基片(1)上形成前置吸收层(4)；
步骤4：先将PBDT-TT-F和PC71BM溶于二氯甲烷中形成混合物，然后将混合物旋涂经步骤3所得的玻璃基片(1)上，再烘干，在玻璃基片(1)上形成主体活性层(5)；
步骤5：先将经步骤4所得到的玻璃基片(1)放入真空蒸镀机中蒸镀阴极缓冲层(6)，然后沉积Al电极层(7)；
步骤6：将经步骤5所得的玻璃基片(1)加热到120℃，恒温保持15min～20min，之后将温度降到室温。
6.如权利要求5所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，湿法清洗的过程为：先采用去离子水对玻璃基片1进行超声清洗25min～30min，接着采用丙酮对玻璃基片1进行超声清洗25min～30min，最后采用无水乙醇超声清洗25min～30min。
7.如权利要求5所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，其特征在于，所述PBDT-TT-F和PC71BM的质量比为1:1.5。
8.如权利要求5所述的一种用于图像传感器的有机光电探测器的制备方法，其特征在于，所述阳极缓冲层(3)中MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm，NPB层厚度为0.8nm～1.2nm；所述前置吸收层(4)厚度为15nm～25nm，所述主体活性层(5)厚度为90nm～100nm；所述阴极缓冲层(6)中的BCP层厚度为0.8nm～1.2nm，MoO3层厚度为2.5nm～3.5nm；所述Al电极层(7)的厚度为90nm～110nm。
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| CN112420768A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-26 | 电子科技大学 | 一种可切换红外光电记忆与探测功能的晶体管及制备方法 |
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2017
- 2017-08-24 CN CN201710737228.2A patent/CN107634145A/zh active Pending
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