CN111682110A - 一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件 - Google Patents
一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件。该器件由衬底、底电极、底电极修饰层、有机光活性层、顶电极修饰层及顶电极构成。有机光活性层是由高空穴迁移率共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO‑4F共混形成的本体异质结薄膜。基于两种材料良好的吸收光谱互补，器件对300‑1020nm光谱范围表现出响应特征。通过增加光活性层厚度，器件在反向偏压下的暗电流密度低至4.4×10‑9Acm‑2。对于波长为940nm的近红外入射光，该器件在反向偏压下的探测率可达到1.0×1013cmHz1/2W‑1，并且在超过6个数量级的光功率范围，光电流密度与光强保持良好的线性关系。
Description
技术领域
本发明属于有机光电材料和器件领域，具体涉及一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件。
背景技术
相对于传统无机半导体，基于共轭聚合物和有机小分子的有机半导体具有质量轻、加工成本低等优势，可用于制备大面积、柔性、便携式电子器件，并且有望成为新一代半导体材料。由两种或两种以上吸收光谱互补的有机半导体材料共混形成的本体异质结薄膜具有宽波段的吸收光谱，作为器件的有机光活性层，被广泛地应用于有机光探测器件。根据有机光探测器件的光谱响应范围，器件可被分为可见光有机光探测器，紫外有机光探测器和近红外有机光探测器。可见光探测器常用作相机传感器的感光元件。紫外光探测器主要应用于航天航空、军事工业等领域。对于近红外光的探测，由于近红外光波长更长，穿透性好，抗干扰能力强，在生物组织中传递衰减小，对人体伤害低，所以近红外光探测器可以被广泛地用于实现日常生活中的遥感控制、活体识别、生理检测等功能。
对于高灵敏的近红外有机光探测器件，器件既需要具备较低的暗电流密度，同时需要对近红外光表现良好的响应特性。在早期的有机光探测器件的相关研究中，大部分近红外有机光探测器件以窄带隙共轭聚合物和富勒烯衍生物分子作为器件的有机光活性层材料。尽管此类器件的暗电流密度能够被抑制到1nA cm-2以下，但是由于富勒烯衍生物分子的光谱吸收分布于短波长范围，器件难以在长波长范围(>800nm)获得最佳的光电流密度，比如文献(J.Mater.Chem.C,2017,5,159)在长波长范围(>800nm)的外量子效率低于10％，因此基于窄带隙聚合物和富勒烯衍生物分子的有机光探测器件在近红外光谱的探测性能受到了限制。由于非富勒烯受体分子的吸收光谱可以通过分子工程拓展至近红外区域，并且目前已有不少含非富勒烯受体分子的聚合物光伏电池的短路电流密度可超过20mA cm-2，比如文献(Joule,2019,3,1140)报导了在波长为800nm下的外量子效率可以超过70％。所以，将窄带隙非富勒烯受体小分子应用于制备有机光探测器，器件有望在近红外波段获得更可观的光电流密度和探测率。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件。
本发明以一种由共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜作为器件的有机光活性层，以实现器件对近红外光的良好响应特性，利用正装结构器件实现了比倒装结构器件更优的近红外探测性能。
本发明提供的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，可与低成本商用近红外光源进行搭配，探测实验表明探测器件在线性度、频率响应、时间响应三个方面达到了较高水平。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件是一种由共轭聚合物和非富勒烯受体小分子共混形成的本体异质结薄膜作为有机光活性层的一种具有近红外光谱响应的聚合物光探测器件。
本发明提供的一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，从下往上包括衬底、底电极、底电极修饰层、有机光活性层、顶电极修饰层及顶电极；各层结构紧密堆叠；所述有机光活性层是由共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜。该器件为典型的垂直型器件。
本发明提供的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，采用了一种由共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜作为光探测器件的有机光活性层，器件对近红外光具备良好的响应度和探测率。通过调节器件有机光活性层厚度可以抑制光探测器件的暗电流密度。通过调节器件结构可以改变器件的光谱响应范围。
所述有机光活性层对波长为300～1000nm范围的光波具有很强的吸收能力，调整有机光活性层厚度可以改变聚合物光探测器件的暗电流密度、响应度和探测率。有机光活性层是由高空穴迁移率共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜。
进一步地，所述共轭聚合物Si25的结构式如下所示：
；其中n为整数，n的取值范围为10-300。
进一步地，所述非富勒烯受体小分子IEICO-4F的结构式如下所示：
进一步地，所述共轭聚合物Si25与非富勒烯受体小分子IEICO-4F的质量比为1:0.5至1:3。共轭聚合物Si25与非富勒烯受体小分子IEICO-4F这两种材料能溶解于有机溶剂。
进一步地，所述有机光活性层的厚度为150-800nm；所述有机光活性层通过旋涂法构筑而成。
进一步地，所述衬底为玻璃、PET薄膜或聚酰亚胺薄膜中的一种；所述底电极为氧化铟锡(ITO)。
进一步地，所述顶电极为不透光的铝(Al)、银(Ag)及金(Au)中的一种；所述顶电极的厚度为60-130nm。
优选地，所述顶电极的厚度为100nm。
进一步地，该器件由衬底、阳极底电极、阳极底电极修饰层、有机光活性层、阴极顶电极修饰层及阴极金属顶电极从下至上堆叠而成，此为正装器件结构；所述阳极底电极修饰层为聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐薄膜(PEDOT:PSS)，阳极底电极修饰层的厚度为20-60nm；所述阴极顶电极修饰层为水醇溶性聚合物材料溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，阴极顶电极修饰层的厚度为3-15nm。
优选地，所述阳极底电极修饰层的厚度为40nm，阴极顶电极修饰层的厚度为5nm。
进一步地，该器件由衬底、阴极底电极、阴极底电极修饰层、有机光活性层、阳极顶电极修饰层、阳极金属顶电极从下至上堆叠，此为倒装结构器件；所述阴极底电极修饰层为金属氧化物氧化锌(ZnO)或水醇溶性聚合物材料溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]中的至少一种；氧化锌的厚度为10-50nm，溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]](PFN-Br)厚度为3-15nm；所述阳极顶电极修饰层为金属氧化物三氧化钼(MoO3)，阳极顶电极修饰层的厚度为3-20nm。
优选地，所述氧化锌的厚度为30nm，所述溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]厚度为5nm，阳极顶电极修饰层的厚度为5nm。
进一步地，所述Si25与IEICO-4F组成的本体异质结薄膜、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐薄膜(PEDOT:PSS薄膜)、溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]薄膜(PFN-Br薄膜)、氧化锌(ZnO)薄膜均通过旋涂法构筑；所述三氧化钼(MoO3)和铝(Al)顶电极通过真空热沉积法构筑。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的器件，有机光活性层基于两种材料良好的吸收光谱互补，这种器件对300-1020nm光谱范围表现出响应特征；通过增加光活性层厚度，器件在反向偏压下的暗电流密度低至4.4×10-9Acm-2；对于波长为940nm的近红外入射光，该器件在反向偏压下的探测率可达到1.0×1013cmHz1/2W-1，并且在超过6个数量级的光功率范围，光电流密度与光强保持良好的线性关系；器件在-3dB时的截止频率高达300kHz；达数微秒水平的快速时间响应；
(2)本发明提供的器件能以一种低成本的溶液加工法制备得到，这是一种结构简单的含非富勒烯的聚合物光探测器件，器件性能可达到与无机硅探测器相当的水平，在未来的研究和工程领域具有很大的应用潜力。
附图说明
图1是本发明所涉及的一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的光活性层中共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F的固体薄膜在石英片上的吸收光谱；
图2是本发明所涉及的一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的结构示意图；
图3是本发明所提供的实施例1～4中所述不同器件结构(光活性层厚度)的光探测器件在无光照条件下的暗电流密度-电压特性曲线；
图4是本发明所提供的实施例1～4中所述不同器件结构(光活性层厚度)的光探测器件的响应度-光谱曲线；
图5是本发明所提供的实施例1～4中所述不同器件结构(光活性层厚度)的光探测器件的探测率-光谱曲线；
图6是本发明所提供的实施例3所述有机光活性层厚度为350nm的正装结构器件的线性度测试结果图；
图7是本发明所提供的实施例3所述有机光活性层厚度为350nm的正装结构器件的频率响应测试结果图；
图8是本发明所提供的实施例3所述有机光活性层厚度为350nm的正装结构器件的时间响应测试结果图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
本发明提供了一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，如图2所示，器件底部由衬底1和透明底电极2构成；器件顶部是不透光的金属顶电极6；器件的顶电极和底电极之间是由底电极修饰层3、有机光活性层4、顶电极修饰层5构成的“三明治”结构。
本发明中所述有机光活性层是一种由共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜，共轭聚合物和非富勒烯受体小分子的质量比为1:0.5～1:3，优选质量比为1:1.5。有机光活性层的厚度为100～800nm，优选厚度为350～500nm。
图1为共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F在石英片上薄膜(薄膜通过在石英片上旋涂氯苯溶液和氯仿溶液制备)的紫外-可见-近红外吸收光谱。由图1可知，共轭聚合物Si25的吸收波段在500～800nm，受体小分子IEICO-4F在600-1000nm近红外波段具有很强的吸收能力，两种材料表现出良好的吸收光谱互补。
本发明中采用的透明底电极是氧化铟锡(ITO)；阳极界面修饰层为聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)或三氧化钼(MoO3)中任意一种；所述阴极界面修饰层是氧化锌(ZnO)、溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)中至少一种；金属电极是铝(Al)。
本发明中图2所示的结构3为聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，5为溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，器件为正装结构；图2所示的结构3为氧化锌(ZnO)和溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)的层层组合，5为三氧化钼(MoO3)时，器件为倒装结构。
实施例1
有机光活性层厚度为150nm的正装结构有机光探测器件性能测定
本发明采用如图2所示器件结构研究含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的性能。其器件制备方法具体如下：采用超声清洗技术对方块电阻为15～20Ωm-2的透明电极氧化铟锡(ITO)玻璃表面进行清洗以除去表面杂质，其中ITO玻璃清洗液洗涤1次，丙酮清洗1次，去离子水清洗7次，无水乙醇清洗1次，每次清洗持续至少20min，并保持温度低于50℃；ITO玻璃干燥后等离子处理1min；在ITO表面旋涂阳极界面修饰层聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，转速为3000rpm，时间30s，厚度为40nm，并150℃热处理10min；随后将Si25：IECO-4F(质量比1:1.5)的氯苯溶液(聚合物浓度为5mg mL-1，含体积分数0.5％的1-氯萘)旋涂在阳极界面修饰层PEDOT:PSS的表面，转速为700rpm，时间为70s，厚度为150nm，作为有机光活性层，并80℃热处理10min；在有机光活性层上旋涂阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，转速为2000rpm，时间为30s，厚度为5nm；最后在阴极界面修饰层上蒸镀一层100nm厚的金属铝(Al)，器件结构：ITO/PEDOT:PSS/Si25:IEICO-4F/PFN-Br/Al。该器件测试结果如图3、图4和图5所示：在反向偏压为-0.1V、室温条件下，所得器件的光谱响应范围是300～1020nm，暗电流密度为1.3×10-7A cm-2，在850nm近红外光下，测得器件的响应度0.380A W-1，探测率为1.86×1012cmHz1/2W-1；940nm近红外光下，测得器件的响应度0.369AW-1，探测率为1.79×1012cm Hz1/2W-1；1000nm近红外光下，测得器件的响应度0.0351AW-1，探测率为1.71×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把阳极界面修饰层聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)厚度变为20nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.26A W-1，探测率为8.68×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把阳极界面修饰层聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)厚度变为60nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.29A W-1，探测率为1.21×1012cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)厚度变为3nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.28A W-1，探测率为1.03×1012cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)厚度变为15nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.22A W-1，探测率为7.12×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把金属铝(Al)厚度变为60nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.33A W-1，探测率为1.53×1012cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把金属铝(Al)厚度变为130nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.34A W-1，探测率为1.59×1012cm Hz1/2W-1。
实施例2
有机光活性层厚度为250nm的正装结构有机光探测器件性能测定
本发明采用如图2所示器件结构研究含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的性能。其器件制备方法具体如下：采用超声清洗技术对方块电阻为15～20Ωm-2的透明电极氧化铟锡(ITO)玻璃表面进行清洗以除去表面杂质，其中ITO玻璃清洗液洗涤1次，丙酮清洗1次，去离子水清洗7次，无水乙醇清洗1次，每次清洗持续至少20min，并保持温度低于50℃；ITO玻璃干燥后等离子处理1min；在ITO表面旋涂阳极界面修饰层聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，转速为3000rpm，时间30s，厚度为40nm，并150℃热处理10min；随后将Si25：IECO-4F(质量比1:1.5)的氯苯溶液(聚合物浓度为6mg mL-1，含体积分数0.5％的1-氯萘)旋涂在阳极界面修饰层PEDOT:PSS的表面，转速为700rpm，时间为70s，厚度为250nm，作为有机光活性层，并80℃热处理10min；进一步地，在有机光活性层上旋涂阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，转速为2000rpm，时间为30s，厚度为5nm；最后在阴极界面修饰层上蒸镀一层100nm厚的金属铝(Al)，器件结构：ITO/PEDOT:PSS/Si25:IEICO-4F/PFN-Br/Al。测试结果如图3、图4和图5所示：在反向偏压为-0.1V、室温条件下，所得器件的光谱响应范围是300～1020nm，暗电流密度为2.2×10-8A cm-2，在850nm近红外光下，测得器件的响应度0.389A W-1，探测率为4.59×1012cm Hz1/2W-1；940nm近红外光下，测得器件的响应度0.381A W-1，探测率为4.47×1012cmHz1/2W-1；1000nm近红外光下，测得器件的响应度0.0361AW-1，探测率为4.22×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，采用质量比为1:0.5的Si25：IECO-4F的氯苯溶液制作的250nm有机光活性层对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.15A W-1，探测率为1.33×1012cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，采用质量比为1:3的Si25：IECO-4F的氯苯溶液制作的250nm有机光活性层对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.17A W-1，探测率为1.56×1012cm Hz1/2W-1。
实施例3
(1)有机光活性层厚度为350nm的正装结构有机光探测器件性能测定
本发明采用如图2所示器件结构研究含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的性能。其器件制备方法具体如下：采用超声清洗技术对方块电阻为15～20Ωm-2的透明电极氧化铟锡(ITO)玻璃表面进行清洗以除去表面杂质，其中ITO玻璃清洗液洗涤1次，丙酮清洗1次，去离子水清洗7次，无水乙醇清洗1次，每次清洗持续至少20min，并保持温度低于50℃；ITO玻璃干燥后等离子处理1min；在ITO表面旋涂阳极界面修饰层3,4-乙撑二氧噻吩混合聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，转速为3000rpm，时间30s，厚度为40nm，并150℃热处理10min；随后将Si25：IECO-4F(质量比1:1.5)的氯苯溶液(聚合物浓度为7mg mL-1，含体积分数0.5％的1-氯萘)旋涂在阳极界面修饰层PEDOT:PSS的表面，转速为700rpm，时间为70s，厚度为350nm，作为有机光活性层，并80℃热处理10min；进一步地，在有机光活性层上旋涂阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，转速为2000rpm，时间为30s，厚度为5nm；最后在阴极界面修饰层上蒸镀一层100nm厚的金属铝(Al)，器件结构：ITO/PEDOT:PSS/Si25:IEICO-4F/PFN-Br/Al。测试结果如图3、图4和图5所示：在反向偏压为-0.1V、室温条件下，所得器件的光谱响应范围是300～1020nm，暗电流密度为4.4×10-9A cm-2，在850nm近红外光下，测得器件的响应度0.396A W-1，探测率为1.06×1013cm Hz1/2W-1；940nm近红外光下，测得器件的响应度0.395A W-1，探测率为1.04×1013cmHz1/2W-1；1000nm近红外光下，测得器件的响应度0.0373AW-1,探测率为1.01×1012cm Hz1/2W-1。
(2)有机光活性层厚度为350nm的正装结构有机光探测器件的线性度、频率响应、响应时间测定
图6是有机光活性层厚度为350nm的正装结构有机光探测器件的线性度测试，本发明采用商用940nm近红外发光二极管作为测试光源，通过数字源表对光源施加不同强度电流信号，以获得不同光照强度的近红外入射光，并且由光功率计测量光照强度的具体数值；入射光功率在2.07nW cm-2到6.78mW cm-2范围内，器件的输出光电流密度与光强保持良好的线性关系，线性度为130dB。
图7是有机光活性层厚度为350nm的正装结构有机光探测器件的频率响应测试，本发明采用商用940nm近红外发光二极管作为测试光源，经由函数发生器对近红外发光二极管供给方波电信号，则光源对器件施与特定频率的脉冲信号(10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，2000Hz，5000Hz，10kHz，20kHz，50kHz，100kHz，200kHz，500kHz)。器件的输出电信号经由负载电阻的转换作用和信号放大器的增益作用，最终在示波器上输出完整的方波脉冲信号。频率响应为-3dB时，器件的截止频率为300kHz。
图8是有机光活性层厚度为350nm的正装结构有机光探测器件的时间响应测试，本发明采用商用940nm近红外发光二极管作为测试光源，经由函数发生器对近红外发光二极管供给方波电信号，光源对器件施与50kHz脉冲信号。器件的上升时间为2.4μs，下降时间为1.1μs。
实施例4
倒装结构有机光探测器件性能测定
本发明采用如图2所示器件结构研究含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件的性能。其器件制备方法具体如下：采用超声清洗技术对方块电阻为15～20Ωm-2的透明电极氧化铟锡(ITO)玻璃表面进行清洗以除去表面杂质，其中ITO玻璃清洗液洗涤1次，丙酮清洗1次，去离子水清洗7次，无水乙醇清洗1次，每次清洗持续至少20min，并保持温度低于50℃；在ITO表面旋涂氧化锌(ZnO)前驱体溶液，转速为3000rpm，时间30s，并200℃热处理20min，溶胶凝胶后获得30nm厚ZnO薄膜；在ZnO表面旋涂另一层阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，转速为2000rpm，时间为30s，厚度为5nm；随后将Si25：IECO-4F(质量比1:1.5)的氯苯溶液(聚合物浓度为5mg mL-1，含体积分数0.5％的1-氯萘)旋涂在阴极界面修饰层PFN-Br的表面，转速为700rpm，时间为70s，厚度为150nm，作为有机光活性层，并80℃热处理10min；进一步地，在有机光活性层上旋涂阴极界面层溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴](PFN-Br)，转速为2000rpm，时间为30s；最后在有机光活性层上依次蒸镀一层5nm厚的阳极界面修饰层三氧化钼(MoO3)和100nm厚的金属铝(A)，器件结构：ITO/ZnO/PFN-Br/Si25:IEICO-4F/MoO3/Al。测试结果如图3、图4和图5所示：在反向偏压为-0.1V、室温条件下，所得器件的光谱响应范围是300～1000nm，暗电流密度为1.08×10-6A cm-2，在850nm近红外光下，测得器件的响应度0.435A W-1，探测率为7.38×1011cm Hz1/2W-1；940nm近红外光下，测得器件的响应度0.212A W-1，探测率为3.53×1011cm Hz1/2W-1；1000nm近红外光下，测得器件的响应度0.011AW-1，探测率为2.24×1010cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把Si25：IECO-4F有机光活性层的厚度变为800nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.197A W-1，探测率为3.12×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把ZnO薄膜的厚度变为10nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.183A W-1，探测率为2.75×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把ZnO薄膜的厚度变为50nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.196A W-1，探测率为3.08×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把三氧化钼(MoO3)薄膜的厚度变为3nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.205A W-1，探测率为3.40×1011cm Hz1/2W-1。
作为比较，在其它参数不变的情况下，把三氧化钼(MoO3)薄膜的厚度变为20nm，对应的器件在940nm近红外光下的响应度0.156A W-1，探测率为2.32×1011cm Hz1/2W-1。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，从下往上包括衬底、底电极、底电极修饰层、有机光活性层、顶电极修饰层及顶电极；各层结构紧密堆叠；所述有机光活性层是由共轭聚合物Si25和非富勒烯受体小分子IEICO-4F共混形成的本体异质结薄膜。
2.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述共轭聚合物Si25的结构式如下所示：
其中n为整数，n的取值范围为10-300。
3.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述非富勒烯受体小分子IEICO-4F的结构式如下所示：
4.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述共轭聚合物Si25与非富勒烯受体小分子IEICO-4F的质量比为1:0.5至1:3。
5.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述有机光活性层的厚度为150-800nm；所述有机光活性层通过旋涂法构筑而成。
6.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述衬底为玻璃、PET薄膜或聚酰亚胺薄膜中的一种；所述底电极为氧化铟锡。
7.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述顶电极为不透光的铝、银及金中的一种；所述顶电极的厚度为60-130nm。
8.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，该器件由衬底、阳极底电极、阳极底电极修饰层、有机光活性层、阴极顶电极修饰层及阴极金属顶电极从下至上堆叠而成，此为正装器件结构；所述阳极底电极修饰层为聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐薄膜，阳极底电极修饰层的厚度为20-60nm；所述阴极顶电极修饰层为水醇溶性聚合物材料溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]，阴极顶电极修饰层的厚度为3-15nm。
9.根据权利要求1所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，该器件由衬底、阴极底电极、阴极底电极修饰层、有机光活性层、阳极顶电极修饰层、阳极金属顶电极从下至上堆叠，此为倒装结构器件；所述阴极底电极修饰层为金属氧化物氧化锌或水醇溶性聚合物材料溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]中的至少一种；氧化锌的厚度为10-50nm，溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]厚度为3-15nm；所述阳极顶电极修饰层为金属氧化物三氧化钼，阳极顶电极修饰层的厚度为3-20nm。
10.根据权利要求7-9任一项所述的含非富勒烯受体的近红外光谱响应聚合物光探测器件，其特征在于，所述聚(3,4-乙撑二氧噻吩)混合聚苯乙烯磺酸盐薄膜、溴代[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴]薄膜、氧化锌薄膜均通过旋涂法构筑；所述三氧化钼和铝电极通过真空热沉积法构筑。
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