CN112185992B - 一种并联叠层全波段光电探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光电探测技术领域，具体为一种并联叠层全波段光电探测器，包括透明基底，透明基底上沉积有第一电极，其特征在于：所述第一电极上设置有前探测器，所述的前探测器为倒置结构，所述前探测器上设置有连接层，所述连接层上设置有后探测器，所述后探测器为正置结构，所述后探测器上设置有第二电极，所述第一电极和第二电极短路连接，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极，所述连接层中设置有并联叠层全波段光电探测器的阳极，所述第一电极和连接层为透明或者半透明结构，所述第二电极为不透明的金属反射电极。

Description

一种并联叠层全波段光电探测器及其制备方法
技术领域
本发明属于光电探测技术领域，具体为一种并联叠层全波段光电探测器。
背景技术
有机光电探测器是一种新型的探测技术广泛应用于环境监测、天文学、国防军事和天际通信等领域。有机光电探测器由于具有柔性、廉价和易于集成等众多优点，传统的有机光电探测器的探测率低覆盖波长范围窄，另一方面，传统的正向结构的光电探测器的寿命稳定性差，采用倒置结构可以部分解决寿命问题，但是需要设计良好的电子传输层，以降低电极的功函数，促进电子的收集。同时提高有机探测器的探测效率仍然是一个必要的课题。
本发明的目的在于提供一种新型的有机全波段光电探测器的器件结构，该结构的探测器可以采用全热蒸发的方式制作，同时可以提高探测器的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种并联叠层全波段光电探测器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种并联叠层全波段光电探测器，提供透明基底，透明基底上沉积有第一电极，其特征在于：所述第一电极上设置有前探测器，所述的前探测器为倒置结构，所述前探测器上设置有连接层，所述连接层上设置有后探测器，所述后探测器为正置结构，所述后探测器上设置有第二电极，所述第一电极和第二电极短路连接，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极，所述连接层中设置有并联叠层全波段光电探测器的阳极，所述第一电极和连接层为透明或者半透明结构，所述第二电极为不透明的金属反射电极。
优选的，所述的前探测器为四层复合结构，依次包括第一纳米颗粒注入层、第二电子传输层和第三受体层和第四给体层；所述第一纳米颗粒注入层为Ag纳米颗粒，所述第一纳米颗粒注入层的名义厚度为0.2-1nm；所述第二电子传输层为BCP，所述第二电子传输层的厚度为5-10nm；所述第三受体层为C60，所述第三受体层的厚度为20-40nm；所述第四给体层为SubPc，所述第四给体层的厚度为10-15nm。
优选的，所述连接层为五层复合结构，依次包括第一连接层、第二连接层、第三连接层、第四连接层和第五连接层；所述第一连接层和第五连接层为TAPC,所述第一连接层和第五连接层的厚度为2-5nm；所述第二连接层和第四连接层为MoO3，所述第二连接层和第四连接层的厚度为2-20nm；所述第三连接层为Ag,所述第三连接层的厚度为10-15nm，所述第三连接层作为并联叠层全波段光电探测器的阳极。
优选的，所述后探测器为三层复合结构，依次包括第五给体层、第六受体层和第七电子传输层；所述第五给体层为α-6T，所述第五给体层的厚度为30-60nm；所述第六受体层为SubNc，所述第六受体层的厚度为15-25nm；所述第七电子传输层为BCP，所述第七电子传输层的厚度为5-15nm。
优选的，所述的第一电极为ITO电极，所述第一电极的方阻小于20Ω/□，可见光透过率大于90％。
优选的，所述的第二电极为Al，所述的第二电极的厚度为100nm。
一种并联叠层全波段光电探测器的制备方法，其特征在于，在第一电极层上制备后续所有功能层的方法均为热蒸发。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括以下方面是：(1)首次设计采用全蒸镀的并联叠层探测器结构，提高了探测器的波长响应范围和探测效率的同时，简化了探测器的制备工艺流程；(2)采用全蒸镀的纳米颗粒+电子传输层的方案作为前探测器的阴极侧修饰，简化探测器制造工艺的同时，优化电荷的收集，提高器件效率；(3)采用五层复合结构的连接层，连接层同时作为探测器的透明阳极，第一连接层和第五连接层能够有效避免激子在第二、三和四连接层上的猝灭作用，阻挡电子，减小漏电，提高探测器的响应率。第二和第三连接层增大了器件的内建电场，提高了探测器的效率。(5)首次采用双酞菁材料作为叠层器件的主要活性吸收层，利用SubPc和SubNc优异的吸收特性和吸收互补特性，制备高效率的叠层探测器。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明中前探测器结构示意图；
图3为本发明中连接层结构示意图；
图4为本发明中后探测器结构示意图。
图中：1-第一电极，2-前探测器，3-连接层,4-后探测器,5-第二电极,201-第一纳米颗粒注入层,202-第二电子传输层,203-第三受体层,204-第三受体层,301-第一连接层，302-第二连接层，303-第三连接层，304-第四连接层，305-第五连接层，405-第五给体层，406-第六受体层，407-第七电子传输层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：1.一种并联叠层全波段光电探测器，提供透明基底，透明基底上沉积有第一电极(1)，所述第一电极(1)上设置有前探测器(2)，所述的前探测器(2)为倒置结构，所述前探测器(2)上设置有连接层(3)，所述连接层上设置有后探测器(4)，所述后探测器(4)为正置结构，所述后探测器(4)上设置有第二电极(5)，所述第一电极(1)和第二电极(5)短路连接，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极，所述连接层(3)中设置有并联叠层全波段光电探测器的阳极，所述第一电极(1)和连接层(3)为透明或者半透明结构，所述第二电极(5)为不透明的金属反射电极。
所述的前探测器(2)为四层复合结构，依次包括第一纳米颗粒注入层(201)、第二电子传输层(202)和第三受体层(203)和第四给体层(204)；所述第一纳米颗粒注入层(201)为Ag纳米颗粒，所述第一纳米颗粒注入层(201)的名义厚度为0.2-1nm；所述第二电子传输层(202)为BCP，所述第二电子传输层(202)的厚度为5-10nm；所述第三受体层(203)为C60，所述第三受体层(203)的厚度为20-40nm；所述第四给体层(204)为SubPc，所述第四给体层(204)的厚度为10-15nm。
所述连接层(3)为五层复合结构，依次包括第一连接层(301)、第二连接层(302)、第三连接层(303)、第四连接层(304)和第五连接层(305)；所述第一连接层(301)和第五连接层(305)为TAPC,所述第一连接层(301)和第五连接层(305)的厚度为2-5nm；所述第二连接层(302)和第四连接层(304)为MoO3，所述第二连接层(302)和第四连接层(304)的厚度为2-20nm；所述第三连接层(303)为Ag,所述第三连接层(303)的厚度为10-15nm，所述第三连接层(303)作为并联叠层全波段光电探测器的阳极。
所述后探测器(4)为三层复合结构，依次包括第五给体层(405)、第六受体层(406)和第七电子传输层(407)；所述第五给体层(405)为α-6T，所述第五给体层(405)的厚度为30-60nm；所述第六受体层(406)为SubNc，所述第六受体层(406)的厚度为15-25nm；所述第七电子传输层(407)为BCP，所述第七电子传输层(407)的厚度为5-15nm。
所述的第一电极(1)为ITO电极，所述第一电极(1)的方阻小于20Ω/□，可见光透过率大于90％。
所述的第二电极(5)为Al，所述的第二电极的厚度为100nm。
在第一电极层(1)上制备后续所有功能层的方法均为热蒸发。
下面申请人给出一些具体的本发明的器件结构：
实施例1:Glass(透明基底)/ITO/Ag NPs(0.2nm)/BCP(5nm)/C60(20nm)/SubPc(10nm)/TAPC(2nm)/MoO3(2nm)/Ag(10nm)/MoO3(2nm)/TAPC(2nm)/α-6T(30nm)/SubNc(15nm)/BCP(5nm)/Al(100nm)；
实施例2:Glass(透明基底)/ITO/Ag NPs(1nm)/BCP(5nm)/C60(40nm)/SubPc(15nm)/TAPC(5nm)/MoO3(20nm)/Ag(15nm)/MoO3(20nm)/TAPC(5nm)/α-6T(60nm)/SubNc(25nm)/BCP(15nm)/Ag(100nm)；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种并联叠层全波段光电探测器，提供透明基底，透明基底上沉积有第一电极(1)，其特征在于：所述第一电极(1)上设置有前探测器(2)，所述的前探测器(2)为倒置结构，所述前探测器(2)上设置有连接层(3)，所述连接层上设置有后探测器(4)，所述后探测器(4)为正置结构，所述后探测器(4)上设置有第二电极(5)，所述第一电极(1)和第二电极(5)短路连接，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极，所述连接层(3)中设置有并联叠层全波段光电探测器的阳极，所述第一电极(1)和连接层(3)为透明或者半透明结构，所述第二电极(5)为不透明的金属反射电极，所述的前探测器(2)为四层复合结构，依次包括第一纳米颗粒注入层(201)、第二电子传输层(202)和第三受体层(203)和第四给体层(204)；所述第一纳米颗粒注入层(201)为Ag纳米颗粒，所述第一纳米颗粒注入层(201)的名义厚度为0.2-1nm；所述第二电子传输层(202)为BCP，所述第二电子传输层(202)的厚度为5-10nm；所述第三受体层(203)为C60，所述第三受体层(203)的厚度为20-40nm；所述第四给体层(204)为SubPc，所述第四给体层(204)的厚度为10-15nm，所述连接层(3)为五层复合结构，依次包括第一连接层(301)、第二连接层(302)、第三连接层(303)、第四连接层(304)和第五连接层(305)；所述第一连接层(301)和第五连接层(305)为TAPC,所述第一连接层(301)和第五连接层(305)的厚度为2-5nm；所述第二连接层(302)和第四连接层(304)为MoO3，所述第二连接层(302)和第四连接层(304)的厚度为2-20nm；所述第三连接层(303)为Ag,所述第三连接层(303)的厚度为10-15nm，所述第三连接层(303)作为并联叠层全波段光电探测器的阳极。
2.根据权利要求1所述的并联叠层全波段光电探测器，其特征在于：所述后探测器(4)为三层复合结构，依次包括第五给体层(405)、第六受体层(406)和第七电子传输层(407)；所述第五给体层(405)为α-6T，所述第五给体层(405)的厚度为30-60nm；所述第六受体层(406)为SubNc，所述第六受体层(406)的厚度为15-25nm；所述第七电子传输层(407)为BCP，所述第七电子传输层(407)的厚度为5-15nm。
3.根据权利要求1所述的并联叠层全波段光电探测器，其特征在于：所述的第一电极(1)为ITO电极，所述第一电极(1)的方阻小于20Ω/□，可见光透过率大于90％。
4.根据权利要求1所述的并联叠层全波段光电探测器，其特征在于：所述的第二电极(5)为Al，所述的第二电极的厚度为100nm。
5.一种如权利要求1所述的并联叠层全波段光电探测器的制备方法，其特征在于，在第一电极(1)上制备后续所有功能层的方法均为热蒸发。
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