CN109888099A - 四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 - Google Patents
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109888099A CN109888099A CN201811511334.XA CN201811511334A CN109888099A CN 109888099 A CN109888099 A CN 109888099A CN 201811511334 A CN201811511334 A CN 201811511334A CN 109888099 A CN109888099 A CN 109888099A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass substrate
- layer
- electrode layer
- coated
- high specific
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 48
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 claims description 22
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 claims description 8
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 8
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 abstract description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 5
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N butyric acid octyl ester Natural products CCCCCCCCOC(=O)CCC PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N n-butyric acid methyl ester Natural products CCCC(=O)OC UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 2
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 2- ethyl hexyl Chemical group 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，包括玻璃基片，玻璃基片的一个表面上镀有ITO电极层，ITO电极层表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲层及Al电极层。本发明还公开了一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法。本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器sss，活性层采用四元体异质结结构，选用四种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原理，进而扩大有机光电探测器的光谱响应范围。
Description
技术领域
本发明属于有机光电探测装置技术领域，涉及一种四元宽光谱高比探测 率有机光电探测器，本发明还涉及该有机光电探测器的制备方法。
背景技术
光电探测器是将光信号转换成电信号的器件，在军事和国民经济各个领 域有着广泛的用途。目前，商业化的光电器件主要采用无机材料，但它们的 生产成本高昂，加工工艺复杂，不利于大规模生产。相比之下，有机半导体 材料则具有加工性能优异、成本低廉、可大面积制作等优点，但电子迁移率 低，稳定性差，对一定波长的光线探测能力有限。
目前有机光电探测器和有机太阳能电池等光电转换器件的活性层大多 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，光电特性差。核心问题是有机光电探测器存在三基色响应不全、 探测率和线性动态范围较低等诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，能够 扩大有机光电探测器的光谱响应范围，提高有机光电探测器的探测率。
本发明所采用的第一种技术方案是，四元宽光谱高比探测率有机光电探 测器，包括玻璃基片，玻璃基片的一个表面上镀有ITO电极层，ITO电极层 表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲层及Al电极层。
本发明采用的第一种技术方案的特点还在于：
阳极缓冲层为PEDOT(聚3,4-亚乙二氧基噻吩)和PSS(聚苯乙烯磺酸) 的混合物层，阳极缓冲层的厚度为30nm～50nm。
活性层为PBDTTT-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))、P3HT(聚-3己基噻吩)、PC61BM([6,6]- 苯基-碳61-丁酸甲酯)、PC61BM([6,6]-苯基-碳61-丁酸甲酯)和PBDTTT-C 聚[(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-B：4,5-B']二噻吩)-2,6-二基- 交替-(4-(2-乙基己)-无[3,4-b]噻吩))-2,6-二基]的混合物层，且P3HT、 PC61BM、PBDTTT-F、PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；活性层的厚度为150nm～200nm。
活性层的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C和P3HT，活性层的电子 受体材料为PC61BM。
阴极缓冲层的材料为LiF(氟化锂)，阴极缓冲层的厚度为0.8nm～1.5nm。
Al电极层的厚度为80nm～100nm。
本发明采用的另一种技术方案是：
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述步骤 进行：
步骤1，在玻璃基片上镀ITO电极层，得到镀有ITO电极层的玻璃基片；
步骤2，在ITO电极层旋涂PEDOT和PSS的混合物，得到镀有阳极缓冲 层的玻璃基片；
步骤3，将PBDTTT-F、PBDTTT-C、P3HT和PC61BM溶于氯苯中形成混合溶 液，将混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层，得到镀有活性层的玻璃基片；
步骤4，在活性层上蒸镀LiF层，得到镀有阴极缓冲层的玻璃基片；
步骤5，在阴极缓冲层上沉积Al电极层，得到有机光电探测器。
本发明另一种技术方案的特点还在于：
步骤1中在玻璃基片上镀ITO电极层后，采用湿法清洗镀有ITO电极层 的玻璃基片，然后用纯氮气吹干或红外烘干。
将镀有ITO电极层的玻璃基片置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO 电极层表面旋涂PEDOT:PSS混合物，旋涂完毕后将玻璃基片放在90℃～120℃ 的样品加热台上退火10min～15min，得到镀有阳极缓冲层的玻璃基片。
步骤3中将混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层后，在90℃～120℃的样品加 热台上退火10min～15min。
本发明的有益效果是
(1)本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，活性层采用四 元体异质结结构，选用四种不同吸收光谱的光敏材料，利用吸收光谱互补原 理，进而扩大有机光电探测器的光谱响应范围；
(2)本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，活性层旋涂完， 通过适当温度的退火处理，使得器件内部形成电荷传输通道，提高载流子的 迁移率，进一步提高激子解离率，从而使聚合物结构有序化并促进可见光吸 收；
(3)本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，阳极缓冲层和 阴极缓冲层对活性层进行修饰，能够增强空穴或电子的收集，从而提高光生 电流，并且阻挡电子或空穴减小暗电流，提高探测器的比探测率；
(4)本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，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；
(5)本发明的四元宽光谱高比探测率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是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的结构示意图；
图2是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的工作原理图；
图3是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的吸收光谱图；
图4是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在无光照射下的电 流-电压特性曲线图；
图5是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在蓝光照射下的电 流-电压特性曲线图；
图6是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在绿光照射下的电 流-电压特性曲线图；
图7是本发明四元宽光谱高比探测率有机光电探测器在绿光照射下的电 流-电压特性曲线图。
图中，1.玻璃基片，2.ITO电极层，3.阳极缓冲层，4.活性层，5.阴 极缓冲层，6.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。
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，如图1所示，包括玻璃基片1， 玻璃基片1的一个表面上镀有ITO电极层2，ITO电极层2表面由下而上依 次涂覆有30nm～50nm厚的阳极缓冲层3、150nm～200nm厚的活性层4、 0.8nm～1.5nm厚的阴极缓冲层5及80nm～100nm厚的Al电极层6；其中阳极 缓冲层3为PEDOT和PSS的混合物层；活性层4为PBDTTT-F、P3HT、PC61BM 和PBDTTT-C的混合物层，活性层4的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C 和P3HT，活性层4的电子受体材料为PC61BM，且P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；阴极缓冲层的材料为LiF。
本发明的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的使用原理如下：
本发明的有机光电探测器是基于光生电子-空穴对在偏压下的快速解离 的光电激发机制。活性层4的本体异质结中电荷分离的驱动力主要是给-受 体最低空置轨道(LUMO)能级差，即给-受体界面处的电子势垒。活性层4 采用了PCBM、P3HT、PBDTTT-C和PBDTTT-F的混合物，其中PCBM材料的吸 收光谱的范围为350～400nm,P3HT材料的吸收光谱的范围为400～650nm， PBDTTT-F材料的吸收光谱的范围为630～750nm，PBDTTT-C材料的吸收光谱 的范围为660～800nm。将四种材料共混后的活性层吸收光谱为350～800nm， 几乎覆盖了可见光所有波长，拓宽了活性层光谱响应范围；
本发明的有机光电探测器能级结构如图2所示，根据活性层聚合物之间 的能带关系，其界面处势垒大于激子结合能，因而对激子解离和电荷注入都 是足够的，因此器件内部能够形成良好的电荷输运通道。阳极缓冲层3和阴 极缓冲层5对活性层4进行修饰，能够增强空穴或电子的收集，从而提高光 生电流，并且阻挡电子或空穴减小暗电流，提高探测器的比探测率。同时活 性层4采用本体异质结克服激子的强结合能，以驱动电荷转移。本体异质结 的界面能量有利于给体和受体自组装以形成均匀的互穿网络，使薄膜各处都 分布几纳米范围内的给-受体界面。
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗15min～20min，接着用丙酮对ITO 电极层2的玻璃基片1进行超声清洗15min～20min，最后采用无水乙醇对ITO 电极层2的玻璃基片1进行超声清洗15min～20min，然后用纯氮气吹干或红 外烘干，得到镀有ITO电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3000rpm～3500rpm，旋涂时间为50s～70s；旋涂完毕后将玻 璃基片1放在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min，得到镀有 30nm～50nm厚的阳极缓冲层3的玻璃基片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C按照12:8:0-3:3-0 的质量比溶于氯苯中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上， 旋涂速率为600rpm～800rpm，旋涂时间为50s～70s，旋涂完毕后将玻璃基片1 放在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min，得到镀有150nm～200nm 的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有0.8nm～1.5nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积80nm～100nm厚的Al电极层6，然后将 沉积有Al电极层6的玻璃基片1加热到90℃～120℃，恒温保持15min～ 20min，之后将温度降到室温，得到有机光电探测器。
本发明的用于四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，活性层采用四元 体异质结结构，选用四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；活性层通过一定温度的退火处理，使得器件内部形 成电荷传输通道，提高载流子的迁移率，进一步提高激子解离率，从而使聚 合物结构有序化并促进可见光吸收；阳极缓冲层和阴极缓冲层对活性层进行 修饰，能够增强空穴或电子的收集，从而提高光生电流，并且阻挡电子或空 穴减小暗电流，提高探测器的比探测率。
将本发明的有机光电探测器通过UV762双光束紫外可见分光光度计测量 得到如图3所示的紫外-可见吸收光谱图；如图3所示，本发明的有机光电 探测器在P3HT:PC61BM二相活性层体系中，掺杂红光吸收材料PBDTTT-C和 PBDTTT-F后，活性层吸收光谱从蓝绿光拓宽到近红光范围(400～750nm)， 实现了三基色的全吸收。
将本发明的有机光电探测器采用Keithley2636测试仪进行J-V特性扫 描测试，先在无光照射下的情况下进行测试，得到如图4所示的电流-电压 特性曲线图；采用波长为460nm的蓝光，以5.54mW/cm2的光功率进行测试， 得到如图5所示的电流-电压特性曲线图；采用波长为530nm的绿光，以 5.54mW/cm2的光功率进行测试，得到如图6所示的电流-电压特性曲线图； 采用波长为630nm的红光，以0.93mW/cm2的光功率进行测试，得到如图7 所示的电流-电压特性曲线图；从图4、图5、图6和图7能够得出，本发明 的有机光电探测器的暗电流有一定程度的降低，实现了高的比探测率。表明 在维持原来二相活性层薄膜微观形貌基础上掺入少量PBDT-TT-C和 PBDTTT-F不仅可实现光谱拓宽，而且由于PBDT-TT-C和PBDTTT-F有效促进 了P3HT的结晶，降低了暗电流，器件的光电特性可得以进一步改善。
实施例1
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗15min，接着用丙酮对ITO电极层2 的玻璃基片1进行超声清洗15min，最后采用无水乙醇对ITO电极层2的玻 璃基片1进行超声清洗15min，然后用纯氮气吹干或红外烘干，得到镀有ITO 电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3000rpm，旋涂时间为50s涂完毕后将玻璃基片1放在120℃ 的样品加热台上退火15min，得到镀有30nm厚的阳极缓冲层3的玻璃基片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM和PBDTTT-F按照12:8:3的质量比溶于氯苯 中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上，旋涂速率为800rpm， 旋涂时间为70s，旋涂完毕后将玻璃基片1放在120℃的样品加热台上退火 15min，得到镀有200nm的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有1nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积100nm厚的Al电极层6，然后将沉积有 Al电极层6的玻璃基片1加热到120℃，恒温保持20min，之后将温度降到 室温，得到有机光电探测器。
器件的性能如表1所示，
表1：实施例1的有机光电探测器性能表
实施例2
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗20min，接着用丙酮对ITO电极层2 的玻璃基片1进行超声清洗20min，最后采用无水乙醇对ITO电极层2的玻 璃基片1进行超声清洗20min，然后用纯氮气吹干或红外烘干，得到镀有ITO 电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3500rpm，旋涂时间为70s；旋涂完毕后将玻璃基片1放在 90℃的样品加热台上退火10min，得到镀有50nm厚的阳极缓冲层3的玻璃基 片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C按照12:8:2:1的质 量比溶于氯苯中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上，旋涂 速率为600rpm，旋涂时间为50s，旋涂完毕后将玻璃基片1放在90℃的样品 加热台上退火10min，得到镀有150nm的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有0.8nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积80nm厚的Al电极层6，然后将沉积有 Al电极层6的玻璃基片1加热到90℃，恒温保持15min，之后将温度降到室 温，得到有机光电探测器。
器件的性能如表2所示：
表2：实施例2得到的有机光电探测器性能表
实施例3
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗17min，接着用丙酮对ITO电极层2 的玻璃基片1进行超声清洗17min，最后采用无水乙醇对ITO电极层2的玻 璃基片1进行超声清洗17min，然后用纯氮气吹干或红外烘干，得到镀有ITO 电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3250rpm，旋涂时间为60s；旋涂完毕后将玻璃基片1放在 105℃的样品加热台上退火13min，得到镀有40nm厚的阳极缓冲层3的玻璃 基片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C按照12:8:1.5:1.5 的质量比溶于氯苯中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上， 旋涂速率为700rpm，旋涂时间为60s，旋涂完毕后将玻璃基片1放在105℃ 的样品加热台上退火13min，得到镀有175nm的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有1.5nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积90nm厚的Al电极层6，然后将沉积有 Al电极层6的玻璃基片1加热到105℃，恒温保持17min，之后将温度降到 室温，得到有机光电探测器。
器件的性能如表3所示：
表3：实施例3得到的有机光电探测器性能表
实施例4
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗16min，接着用丙酮对ITO电极层 2的玻璃基片1进行超声清洗16min，最后采用无水乙醇对ITO电极层2的 玻璃基片1进行超声清洗16min，然后用纯氮气吹干或红外烘干，得到镀有 ITO电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3200rpm，旋涂时间为55s；旋涂完毕后将玻璃基片1放在 95℃的样品加热台上退火12min，得到镀有35nm厚的阳极缓冲层3的玻璃基 片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM、PBDTTT-F和PBDTTT-C按照12:8:1:2的质 量比溶于氯苯中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上，旋涂 速率为650rpm，旋涂时间为55s，旋涂完毕后将玻璃基片1放在95℃的样品 加热台上退火11min，得到镀有165nm的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有0.9nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积85nm厚的Al电极层6，然后将沉积有 Al电极层6的玻璃基片1加热到105℃，恒温保持16min，之后将温度降到 室温，得到有机光电探测器。
器件的性能如表4所示：
表4：实施例4得到的有机光电探测器性能表
实施例5
四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，具体按照下述骤进 行：
步骤1，先在玻璃基片1上镀ITO电极层2，然后采用去离子水对镀完 ITO电极层2的玻璃基片1进行超声清洗19min，接着用丙酮对ITO电极层2 的玻璃基片1进行超声清洗19min，最后采用无水乙醇对ITO电极层2的玻 璃基片1进行超声清洗19min，然后用纯氮气吹干或红外烘干，得到镀有ITO 电极层2的玻璃基片1；
步骤2，将镀有ITO电极层2的玻璃基片1用紫外臭氧光清洗后，将其 置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层2表面旋涂PEDOT:PSS混合 物，旋涂速率为3400rpm，旋涂时间为65s；旋涂完毕后将玻璃基片1放在 115℃的样品加热台上退火14min，得到镀有45nm厚的阳极缓冲层3的玻璃 基片1；
步骤3，先将P3HT、PC61BM和PBDTTT-C按照12:8:3的质量比溶于氯 苯中形成混合溶液，然后将混合物旋涂在阳极缓冲层3上，旋涂速率为 750rpm，旋涂时间为65s，旋涂完毕后将玻璃基片1放在115℃的样品加热 台上退火14min，得到镀有190nm的活性层4的玻璃基片1；
步骤4，将镀有活性层4的玻璃基片1放入真空蒸镀机中蒸镀LiF层， 得到镀有1.3nm厚阴极缓冲层5的玻璃基片1；
步骤5，在阴极缓冲层5上沉积95nm厚的Al电极层6，然后将沉积有 Al电极层6的玻璃基片1加热到115℃，恒温保持29min，之后将温度降到 室温，得到有机光电探测器。
器件的性能如表5所示：
表5：实施例2得到的有机光电探测器性能表
从表1、表2、表3、表4和表5能够看出，本发明的有机光电探测器的 性能均得到了明显的提升。
Claims (10)
1.四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，包括玻璃基片(1)，所述玻璃基片(1)的一个表面上镀有ITO电极层(2)，所述ITO电极层(2)表面由下而上依次涂覆有阳极缓冲层(3)、活性层(4)、阴极缓冲层(5)及Al电极层(6)。
2.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述阳极缓冲层(3)为PEDOT和PSS的混合物层，所述阳极缓冲层(3)的厚度为30nm～50nm。
3.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述活性层(4)为PBDTTT-F、P3HT、PC61BM和PBDTTT-C的混合物层，且P3HT、PC61BM、PBDTTT-F、PBDTTT-C的质量比为12:8:0-3:3-0；所述活性层(4)的厚度为150nm～200nm。
4.根据权利要求3所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述活性层(4)的电子给体材料为PBDTTT-F，PBDTTT-C和P3HT，所述活性层(4)的电子受体材料为PC61BM。
5.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述阴极缓冲层(5)的材料为LiF，所述阴极缓冲层(5)的厚度为0.8nm～1.5nm。
6.根据权利要求1所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器，其特征在于，所述Al电极层(6)的厚度为80nm～100nm。
7.四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，其特征在于，具体按照下述步骤进行：
步骤1，在玻璃基片(1)上镀ITO电极层(2)，得到镀有ITO电极层(2)的玻璃基片(1)；
步骤2，在所述ITO电极层(2)旋涂PEDOT和PSS的混合物，得到镀有阳极缓冲层(3)的玻璃基片(1)；
步骤3，将PBDTTT-F、PBDTTT-C、P3HT和PC61BM溶于氯苯中形成混合溶液，将所述混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层(3)，得到镀有活性层(4)的玻璃基片(1)；
步骤4，在活性层(4)上蒸镀LiF层，得到镀有阴极缓冲层(5)的玻璃基片(1)；
步骤5，在阴极缓冲层(5)上沉积Al电极层(6)，得到有机光电探测器。
8.根据权利要求7所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中在玻璃基片(1)上镀ITO电极层(2)后，采用湿法清洗镀有ITO电极层(2)的玻璃基片(1)，然后用纯氮气吹干或红外烘干。
9.根据权利要求7所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，其特征在于，将镀有ITO电极层(2)的玻璃基片(1)置于在氮气手套箱中，通过匀胶机在ITO电极层(2)表面旋涂PEDOT:PSS混合物，旋涂完毕后将玻璃基片(1)放在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min，得到镀有阳极缓冲层(3)的玻璃基片(1)。
10.根据权利要求7所述的四元宽光谱高比探测率有机光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤3中将所述混合溶液旋涂在所述阳极缓冲层(3)后，在90℃～120℃的样品加热台上退火10min～15min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811511334.XA CN109888099A (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811511334.XA CN109888099A (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109888099A true CN109888099A (zh) | 2019-06-14 |
Family
ID=66925012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811511334.XA Pending CN109888099A (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109888099A (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294303A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機光電変換素子およびその製造方法 |
| US20080223445A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Northwestern University | Electron-blocking layer / hole-transport layer for organic photovoltaics and applications of same |
| CN102064281A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-05-18 | 天津理工大学 | 一种以乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法 |
| CN102569656A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-11 | 南京邮电大学 | 具有阴极缓冲层的聚合物体异质结有机太阳能电池 |
| CN103151464A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-06-12 | 河北大学 | 有机太阳能电池、制备方法及提高有机太阳能电池光吸收效率的方法 |
| CN103311439A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-09-18 | 中国科学院化学研究所 | 薄膜光电导探测器及其制备方法与应用 |
| US20140326318A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-11-06 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Polymer solar cell device and method for preparing same |
| US20150263285A1 (en) * | 2012-09-28 | 2015-09-17 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Polymer solar cell and preparation method thereof |
| CN106025080A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-10-12 | 电子科技大学 | 一种对紫外/可见/红外响应的宽光谱有机探测器件 |
| JP2017183351A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 三菱ケミカル株式会社 | 光電変換素子及びその製造方法、太陽電池、並びに太陽電池モジュール |
| CN107634145A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-26 | 西安理工大学 | 一种用于图像传感器的有机光电探测器及其制备方法 |
| CN108336231A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-27 | 南京邮电大学 | 一种宽光谱响应的有机光电探测器 |
| CN109065721A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 西安理工大学 | 一种用于宽光谱的有机光电探测器及其制备方法 |
-
2018
- 2018-12-11 CN CN201811511334.XA patent/CN109888099A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294303A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機光電変換素子およびその製造方法 |
| US20080223445A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Northwestern University | Electron-blocking layer / hole-transport layer for organic photovoltaics and applications of same |
| CN102064281A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-05-18 | 天津理工大学 | 一种以乙酸铯为阴极修饰层的有机光伏电池及其制备方法 |
| US20140326318A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-11-06 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Polymer solar cell device and method for preparing same |
| CN102569656A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-11 | 南京邮电大学 | 具有阴极缓冲层的聚合物体异质结有机太阳能电池 |
| US20150263285A1 (en) * | 2012-09-28 | 2015-09-17 | Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. | Polymer solar cell and preparation method thereof |
| CN103151464A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-06-12 | 河北大学 | 有机太阳能电池、制备方法及提高有机太阳能电池光吸收效率的方法 |
| CN103311439A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-09-18 | 中国科学院化学研究所 | 薄膜光电导探测器及其制备方法与应用 |
| JP2017183351A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 三菱ケミカル株式会社 | 光電変換素子及びその製造方法、太陽電池、並びに太陽電池モジュール |
| CN106025080A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-10-12 | 电子科技大学 | 一种对紫外/可见/红外响应的宽光谱有机探测器件 |
| CN107634145A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-26 | 西安理工大学 | 一种用于图像传感器的有机光电探测器及其制备方法 |
| CN108336231A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-27 | 南京邮电大学 | 一种宽光谱响应的有机光电探测器 |
| CN109065721A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-21 | 西安理工大学 | 一种用于宽光谱的有机光电探测器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Q AN, F ZHANG, J ZHANG，ETAL.: "Enhanced performance of polymer solar cells through sensitization by a narrow band gap polymer", 《SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS》 * |
| 安涛，龚伟: "宽光谱高比探测率有机光电探测器", 《光子学报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107591484B (zh) | 一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器 | |
| Zheng et al. | Spray coating of the PCBM electron transport layer significantly improves the efficiency of pin planar perovskite solar cells | |
| Lan et al. | Electrically switchable color-selective organic photodetectors for full-color imaging | |
| Xu et al. | Inverted Si: PbS colloidal quantum dot heterojunction-based infrared photodetector | |
| Liang et al. | Interface engineering to boost photoresponse performance of self-powered, broad-bandwidth PEDOT: PSS/Si heterojunction photodetector | |
| CN109065721A (zh) | 一种用于宽光谱的有机光电探测器及其制备方法 | |
| US20170077433A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing semiconductor elements | |
| CN104733617A (zh) | 利用大晶粒形成来制备高效率钙钛矿型太阳能电池 | |
| Huang et al. | Copper thiocyanate as an anode interfacial layer for efficient near-infrared organic photodetector | |
| Benavides et al. | TIPS pentacene as a beneficial interlayer for organic photodetectors in imaging applications | |
| CN107910442B (zh) | 悬浮栅光电晶体管及其制备方法 | |
| Kang et al. | Reactive dedoping of polymer semiconductors to boost self-powered Schottky diode performances | |
| CN109830608B (zh) | 一种有机光电探测器及其制备方法 | |
| CN109786555A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
| CN107501269B (zh) | 有机脒分子n型掺杂剂及其在半导体光电器件中的应用 | |
| Liu et al. | Understanding the enhancement of responsitivity in perovskite/organic semiconductor bilayer-structured photodetectors | |
| Lan et al. | Dual-Band, Efficient Self-Powered Organic Photodetectors with Isotype Subphthalocyanine-Based Heterojunctions toward Secure Optical Communications | |
| CN107634145A (zh) | 一种用于图像传感器的有机光电探测器及其制备方法 | |
| Wang et al. | Sensitive, fast, stable, and broadband polymer photodetector with introducing TiO2 nanocrystal trap states | |
| Kong et al. | Simple alcohol solvent treatment enables efficient non-fullerene organic solar cells | |
| CN109888099A (zh) | 四元宽光谱高比探测率有机光电探测器及其制备方法 | |
| CN109755392B (zh) | 一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
| CN108336231B (zh) | 一种宽光谱响应的有机光电探测器 | |
| Balderrama et al. | Relation of polymer degradation in air with the charge carrier concentration in PTB1, PTB7, and PCBM layers used in high-efficiency solar cells | |
| Cao et al. | Double-Side Selective Spectral Response Organic Photodetectors for Demultiplexing Optical Signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190614 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |