CN113140678B - 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器 - Google Patents

一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器 Download PDF

Info

Publication number
CN113140678B
CN113140678B CN202110276556.3A CN202110276556A CN113140678B CN 113140678 B CN113140678 B CN 113140678B CN 202110276556 A CN202110276556 A CN 202110276556A CN 113140678 B CN113140678 B CN 113140678B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
layer
acceptor
substrate
donor
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.)
Active
Application number
CN202110276556.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113140678A (zh
Inventor
段春晖
刘涛
吴宝奇
曹镛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110276556.3A priority Critical patent/CN113140678B/zh
Publication of CN113140678A publication Critical patent/CN113140678A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113140678B publication Critical patent/CN113140678B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151—Copolymers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器，属于有机光电器件领域。该探测器的器件结构从下到上依此为衬底、导电阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和金属阴极，所述的光活性层是由聚合物给体和特定的聚合物受体PNDI‑DTBT共混形成的体异质结。在合理筛选聚合物给体和活性层形貌优化的协同作用下，光活性层具有合适的相分离尺度和优势的垂直相分布，在‑0.1V的工作电压下，探测器获得了低于10‑10A cm‑2的暗电流密度和超过1014Jones的比探测率，实现了一种高探测率、低暗电流的全聚合物光探测器。

Description

一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器
技术领域
本发明属于有机光电探测器技术领域，具体涉及一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器。
背景技术
近年来，随着有机半导体材料和器件的迅猛发展，有机光电探测器(OPDs)逐渐成为了光探测器领域的研究热点。与传统的已商业化的无机光电探测器相比，有机光电探测器具有质轻、柔性、可在室温下工作、可溶液加工、可制备大面积器件等优点。而且，有机半导体的来源广泛、种类繁多、吸收光谱可调使得探测器的发展空间得到了大幅度的扩展。因此，有机光电探测器在健康监测、人工视觉、光通信、夜视、生物医学成像、图像传感器等领域有着广泛的应用前景(Adv.Mater.2020,32,1902045)。
作为探测器的核心性能参数，比探测率D*表示了探测器件对光的探测能力。在只考虑散射噪声的条件下，比探测率可以由以下公式计算得到：
Figure BDA0002976874770000011
从上式可以看出，如果想获得一个高探测性能的有机光探测器，需要获得在特定波长λ下实现较高的外量子效率EQE和较低的暗电流密度Jd，以达到高的比探测率。对于非倍增型的光探测器而言，EQE的变化范围有限，均小于100％。然而，不同光活性层体系的暗电流却相差悬殊，有的差别达到了几个数量级。因此，从提高比探测率的角度上，显著降低暗电流是实现高性能OPDs的一种有效策略。
为了降低OPDs的暗电流，不同研究人员提出了不同的解决方案。Paul Meredith等人将基于PCDTBT:PC71BM的OPDs活性层厚度从100nm增加到700nm后，暗电流从60nA急剧下降到0.2nA，最终器件的比探测率显著提高至1013Jones的数量级(Laser&Photonics Reviews,2015,8,924)。同样地，应磊等人通过将活性层厚度从110nm增加到300nm，-0.1V下的Jd从5.38×10-8A cm-2降到了4.85×10-10A cm-2，降低幅度达2个数量级，成功实现了2.61×1013Jones的基于NT40:N2200的高性能OPDs(ACS Appl.Mater.Interfaces 2019,11,14208)。此外，除了适当增加活性层的厚度，合适的垂直相分离也能降低负偏压下的电荷注入，抑制OPDs的暗电流。梁永晔等人在聚合物PBT(TH)和PBD(TH)的侧链上引入EDOT单元，设计合成了PBT(EDOT)和PBD(EDOT)两种聚合物，分别与PC61BM和PC71BM搭配制备OPDs，实验结果表明EDOT的引入增加了聚合物与下层空穴传输层PEDOT:PSS之间的相互作用，形成了有利的垂直相分离，在PEDOT:PSS表面附近形成聚合物富集层，因此暗电流减少了约2个数量级，相应的探测器实现了106～107的电流开关比和约1013Jones的比探测率(Adv.Mater.2015,27,6496)。
然而，由于OPDs的暗电流难以降低至10-10A cm-2以下，比探测率超过1014Jones的高性能OPDs鲜有报道。因此，制备一种具有高探测率和低暗电流的有机光探测器具有重要的研究和发明意义。我们希望通过寻找合适的活性层体系，并且通过活性层厚度和形貌两方面的优化来制备一种具有高探测率和低暗电流的OPDs。
发明内容
本发明的目的在于：为了进一步降低OPDs的暗电流以提高探测率，本发明提供了一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器的制备方法。
本发明技术方案如下。
一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器，器件结构从下到上依次为衬底、导电阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层和金属阴极，光活性层材料由包含给体和受体的混合溶液制成，光活性层采用的聚合物受体为PNDI-DTBT，给体包括PBDB-T、PM6、J51、J71、P3HT、PCE10、PCE11、PTQ10、PTQ1、PDPP3T或D18 p-型聚合物中的一种以上。
进一步地，所述金属阴极为Ag、Al或Au的不透明或半透明的电极材料。
进一步地，所述导电阳极为ITO、Ag、Al、Au中的一种以上。
进一步地，所述空穴传输层为PEDOT:PSS、MoO3、PVK、P3HT中的一种或多种。
进一步地，所述电子传输层为PFN-Br、PDINO、PNDIT-F3N、ZrAcac、PEIE、TiO2、ZnO中的一种或多种。
进一步地，所述给体与受体质量比为1:(0.01～100)，所述给体与受体混合溶液的浓度为5～50mg/mL。
进一步地，给体与受体混合溶液采用有机溶剂为主溶剂和0～5％含量的溶剂添加剂来制备光活性层，光活性层在真空下抽去添加剂后进行温度为50～200℃、时间为0～60分钟的热退火，光活性层的厚度在50nm～5μm，光活性层面积在0.04～400cm2。
进一步地，所述衬底的材料为透明聚合物材料柔性衬底或者石英玻璃刚性衬底。
一种具有高探测率和低暗电流的光探测器的制备方法，具体制备步骤如下：
1.ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水(3～4遍)、干净异丙醇进行超声清洗15～20min，清洗完毕后放入60～70℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥。
2.空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100Pa的真空度下进行3～4分钟的氧气等离子体(Plasma)表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液(CLEVIOSTM P VP AI 4083，购自Heraeus)通过滤孔直径为0.22μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到约40nm的薄膜。再用150℃对基片烘烤15～20min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里。
3.活性层的沉积：光活性层均采用体异质结结构，聚合物给体和受体根据优化后的质量比进行称量，共同溶于优化后的有机溶剂中，采用旋涂的方法加工活性层，通过调整溶液浓度和旋涂转速来控制理想的活性层厚度(约300nm)。活性层成膜后需要根据实验优化结果进行后处理，如去除高沸点添加剂、热退火等。具体的实施方法如下：
①PBDB-T:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)+1vol.％辛二硫醇(ODT)，热退火120℃/10min。
②J51:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为2:1，加工溶剂为溴苯(BB)+0.75vol.％二苯醚(DPE)，热退火100℃/10min。
③PCE10:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)，不进行热退火。
④PTQ10:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为1.5:1，加工溶剂为氯苯(CB)，不进行热退火。
4.电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜。旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
5.金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度约100nm的金属薄膜。
本发明制备的一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器是基于特定的聚合物受体PNDI-DTBT和一种或多种聚合物给体的光活性层。在给体的合理选择、活性层的形貌调控和厚度优化的协同作用下，基于PNDI-DTBT的全聚合物光探测器在-0.1V的工作电压下获得了低于10-10A cm-2的低暗电流密度和约1014Jones的高比探测率，于是一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器被成功制备。
本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明制备了一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器。
(2)本发明提供的制备方法具有操作的可行性和简易性。
(3)本发明所述的探测器在整个可见光区具有超过1013Jones的比探测率，在可见光成像或者图像传感器领域极具应用潜力。
(4)本发明所述的探测器为全聚合物探测器，其在柔性的可穿戴电子器件领域具有应用优势。
附图说明
图1为本发明所述一种具有高探测率和低暗电流的光探测器的器件结构。
图2为光活性层中聚合物受体PNDI-DTBT和本发明中可能采用的聚合物给体的化学结构式。
图3为基于PBDB-T:PNDI-DTBT的全聚合物光探测器在黑暗和AM1.5G光照下的J-V特性曲线。
图4为基于PBDB-T:PNDI-DTBT的全聚合物光探测器的EQE图谱。
图5为基于PBDB-T:PNDI-DTBT的全聚合物光探测器在-0.1V偏压下的比探测率。
图6为聚合物受体PNDI-DTBT的化学结构式、基于PBDB-T:PNDI-DTBT的全聚合物光探测器在黑暗条件下的J-V特性曲线和在-0.1V偏压下的比探测率。
具体实施方式
以下将用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。
实施例1(以PBDB-T:PNDI-DTBT为活性层的光探测器)：
1.ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水(3～4遍)、干净异丙醇进行超声清洗15～20min，清洗完毕后放入60～70℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥。
2.空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100Pa的真空度下进行3～4分钟的氧气等离子体(Plasma)表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液(CLEVIOSTM P VP AI 4083，购自Heraeus)通过滤孔直径为0.22μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到约40nm的薄膜。再用150℃对基片烘烤15～20min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里。
3.活性层的沉积：PBDB-T:PNDI-DTBT体系的给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)+1vol.％ODT，总浓度为20mg/mL，旋涂转速为1500rpm，成膜厚度约300nm，成膜后在真空状态下去除添加剂，再进行热退火120℃/10min。
4.电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜。旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
5.金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度约100nm的金属薄膜。
实施例2(以J51:PNDI-DTBT为活性层的光探测器)：
1.ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水(3～4遍)、干净异丙醇进行超声清洗15～20min，清洗完毕后放入60～70℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥。
2.空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100Pa的真空度下进行3～4分钟的氧气等离子体(Plasma)表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液(CLEVIOSTM P VP AI 4083，购自Heraeus)通过滤孔直径为0.22μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到约40nm的薄膜。再用150℃对基片烘烤15～20min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里。
3.活性层的沉积：J51:PNDI-DTBT体系的给受体质量比为2:1，加工溶剂为氯苯溴苯(BB)+0.75vol.％DPE，总浓度为25mg/mL，旋涂转速为2000rpm，成膜厚度约300nm，成膜后在真空状态下去除添加剂，再进行热退火100℃/10min。
4.电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜。旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
5.金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度约100nm的金属薄膜。
实施例3(以PCE10:PNDI-DTBT为活性层的光探测器)：
1.ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水(3～4遍)、干净异丙醇进行超声清洗15～20min，清洗完毕后放入60～70℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥。
2.空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100Pa的真空度下进行3～4分钟的氧气等离子体(Plasma)表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液(CLEVIOSTM P VP AI 4083，购自Heraeus)通过滤孔直径为0.22μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到约40nm的薄膜。再用150℃对基片烘烤15～20min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里。
3.活性层的沉积：PCE10:PNDI-DTBT体系的给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)，总浓度为17mg/mL，旋涂转速为1800rpm，成膜厚度约300nm，成膜后在真空状态下去除添加剂。
4.电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜。旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
5.金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度约100nm的金属薄膜。
实施例4(以PTQ10:PNDI-DTBT为活性层的光探测器)：
1.ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水(3～4遍)、干净异丙醇进行超声清洗15～20min，清洗完毕后放入60～70℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥。
2.空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100Pa的真空度下进行3～4分钟的氧气等离子体(Plasma)表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液(CLEVIOSTM P VP AI 4083，购自Heraeus)通过滤孔直径为0.22μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到约40nm的薄膜。再用150℃对基片烘烤15～20min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里。
3.活性层的沉积：PTQ10:PNDI-DTBT体系的给受体质量比为1.5:1，加工溶剂为氯苯(CB)，总浓度为18mg/mL，旋涂转速为2500rpm，成膜厚度约300nm，成膜后在真空状态下去除添加剂。
4.电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜。旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
5.金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度约100nm的金属薄膜。
以上四个实施例制备的一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器的器件性能参数见表1所述，最终的器件性能实现了低于10-10A cm-2的低暗电流密度和约1014Jones的高比探测率。
表1：活性层厚度为300nm的基于PNDI-DTBT和不同聚合物给体的全聚合物光探测器的性能参数
Figure BDA0002976874770000101
上述四个实施例是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，本发明所选用的聚合物给体不局限于上述实施例所采用的PBDB-T、J51、PCE10和PTQ10。所属领域的技术人员可以在上述说明的基础上做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器，器件结构从下到上依次为衬底（1）、导电阳极（2）、空穴传输层（3）、光活性层（4）、电子传输层（5）和金属阴极（6），其特征在于，光活性层材料由包含给体和受体的混合溶液制成，光活性层（4）采用的聚合物受体为PNDI-DTBT，给体包括PBDB-T、J51、PCE10或PTQ10聚合物中的一种以上；
所述金属阴极（6）为Ag、Al或Au的不透明或半透明的电极材料；
所述导电阳极（2）为ITO、Ag、Al、Au中的一种以上；
所述空穴传输层（3）为PEDOT:PSS、MoO3、PVK、P3HT中的一种或多种；
所述电子传输层（5）为PFN-Br、PDINO、PNDIT-F3N、ZrAcac、PEIE、TiO2、ZnO中的一种或多种；
所述给体与受体质量比为1:(0.01～100)，所述给体与受体混合溶液的浓度为5～50mg/mL；
给体与受体混合溶液采用有机溶剂为主溶剂和0～5％含量的溶剂添加剂来制备光活性层，光活性层在真空下抽去添加剂后进行温度为50~200 ℃、时间为0 ~ 60 分钟的热退火，光活性层的厚度在50 nm ~ 5 µm，光活性层面积在0.04 ~ 400 cm2；
所述衬底的材料为透明聚合物材料柔性衬底或者石英玻璃刚性衬底；
所述具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器的制备方法，包括如下步骤：
（1）ITO基片的清洗：将ITO玻璃基底依此用二次回收异丙醇、洗涤剂水、超纯水、干净异丙醇进行超声清洗15~20 min，清洗完毕后放入60~70 ℃的干燥箱中烘干或者用氮气吹扫进行干燥；
（2）空穴传输层的沉积：ITO基片先在小于100 Pa的真空度下进行3~4分钟的氧气等离子体（Plasma）表面处理，随后空穴传输层PEDOT:PSS水溶液通过滤孔直径为0.22 μm的水相聚醚砜针式滤器过滤后在匀胶机上用3000 rpm旋涂30s，使其在Plasma处理后的ITO基片上得到40 nm的薄膜；再用150 ℃对基片烘烤15~20 min，除去PEDOT:PSS薄膜层的水分，并转移至氮气保护的手套箱里；
（3）活性层的沉积：光活性层均采用体异质结结构，聚合物给体和受体根据优化后的质量比进行称量，共同溶于优化后的有机溶剂中，采用旋涂的方法加工活性层，通过调整溶液浓度和旋涂转速来控制理想的活性层厚度；
（4）电子传输层的沉积：将PFN-Br溶解于甲醇中，制成0.5 mg/mL的溶液，利用旋涂的方法在活性层上方沉积一层PFN-Br薄膜；旋涂转速为2000 rpm，旋涂时间为30 s；
（5）金属顶电极的沉积：将基片转移至蒸镀舱内，当舱压降低至6×10-4 Pa以下时，加热金属Ag颗粒使其热蒸发，最终在电子传输层上沉积一层厚度100 nm的金属薄膜；
步骤（3）中，所述聚合物给体和受体采用PBDB-T:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)+1 vol. % 辛二硫醇（ODT），热退火120 ℃/10 min；
或
步骤（3）中，所述聚合物给体和受体采用J51:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为2:1，加工溶剂为溴苯（BB）+0.75 vol. % 二苯醚（DPE），热退火100 ℃/10 min；
或
步骤（3）中，所述聚合物给体和受体采用PCE10:PNDI-DTBT体系：给受体质量比为1:1，加工溶剂为氯苯(CB)，不进行热退火。
CN202110276556.3A 2021-03-15 2021-03-15 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器 Active CN113140678B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110276556.3A CN113140678B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110276556.3A CN113140678B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113140678A CN113140678A (zh) 2021-07-20
CN113140678B true CN113140678B (zh) 2023-02-14

Family

ID=76811082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110276556.3A Active CN113140678B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113140678B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707809A (zh) * 2021-07-22 2021-11-26 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 有机太阳能器件电子传输层组合物及有机太阳能器件和制备方法
CN114695678B (zh) * 2022-02-28 2023-04-25 电子科技大学 一种有效抑制倒置结构的有机光电探测器内暗电流的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597890A (en) * 1993-11-01 1997-01-28 Research Corporation Technologies, Inc. Conjugated polymer exciplexes and applications thereof
CN109891614A (zh) * 2016-09-26 2019-06-14 住友化学株式会社 用于制备光敏有机电子器件的溶剂体系
CN109935699A (zh) * 2019-04-02 2019-06-25 北京交通大学 一种倍增型有机光电探测器及其制备方法
CN111682110A (zh) * 2020-05-13 2020-09-18 华南理工大学 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
CN111952454A (zh) * 2020-07-28 2020-11-17 电子科技大学 一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5536808A (en) * 1994-10-05 1996-07-16 The Regents Of The University Of Michigan Thiazole polymers and method of producing same
US20090194167A1 (en) * 2008-02-05 2009-08-06 Konarka Technologies, Inc. Methods of Forming Photoactive Layer
CN107946463B (zh) * 2017-10-30 2019-10-18 华南理工大学 基于以萘[1,2-c:5,6-c]二[1,2,5]噻二唑为核的聚合物的光探测器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597890A (en) * 1993-11-01 1997-01-28 Research Corporation Technologies, Inc. Conjugated polymer exciplexes and applications thereof
CN109891614A (zh) * 2016-09-26 2019-06-14 住友化学株式会社 用于制备光敏有机电子器件的溶剂体系
CN109935699A (zh) * 2019-04-02 2019-06-25 北京交通大学 一种倍增型有机光电探测器及其制备方法
CN111682110A (zh) * 2020-05-13 2020-09-18 华南理工大学 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
CN111952454A (zh) * 2020-07-28 2020-11-17 电子科技大学 一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-Performance, Air-Stable Field-Effect Transistors Based on Heteroatom-Substituted Naphthalenediimide-Benzothiadiazole Copolymers Exhibiting Ultrahigh Electron Mobility up to 8.5 cm V−1 s−1;Zhiyuan Zhao等;《Advanced Materials》;20170125;第29卷(第4期);第1602410（1-6）页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113140678A (zh) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Recent progress of flexible perovskite solar cells
Huang et al. Well-aligned single-crystalline silicon nanowire hybrid solar cells on glass
Weickert et al. Spray-deposited PEDOT: PSS for inverted organic solar cells
US9082992B2 (en) Hybrid organic solar cell with perovskite structure as absorption material and manufacturing method thereof
CN113140678B (zh) 一种具有高探测率和低暗电流的全聚合物光探测器
CN105609641B (zh) 一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法
US10707425B2 (en) Organic or hybrid electronic device and manufacturing method thereof
Chou et al. Lengthening the polymer solidification time to improve the performance of polymer/ZnO nanorod hybrid solar cells
Li et al. PEIE capped ZnO as cathode buffer layer with enhanced charge transfer ability for high efficiency polymer solar cells
Mola et al. Co-solvent additives influence on the performance of PTB7: PCBM based Thin film organic solar cell
Han et al. Enhancing efficiency with fluorinated interlayers in small molecule organic solar cells
US20190189363A1 (en) Method for fabricating a layer of material in an organic electronic structure, an organic electronic structure and a perovskite precursor ink for use in fabricating the same
WO2019123267A1 (en) Active layers and optoelectronic devices based on non-fullerenes and/or hole scavengers
Ren et al. Recent progress in flexible perovskite solar cell development
WO2023169068A1 (zh) 一种基于金属诱导有机界面层的有机光电器件及制备方法
CN106025078B (zh) 一种平面异质结钙钛矿光伏电池及其制备方法
CN108365099A (zh) 一种高性能钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器
Chen et al. Fabrication of silver sulfide thin films for efficient organic solar cells with high short-circuit currents based on double heterojunctions
CN103219468A (zh) 一种有序体相异质结有机太阳能电池及其制备方法
Adel et al. Understanding the blade coated to roll-to-roll coated performance gap in organic photovoltaics
KR20170046877A (ko) 금속 산화물 전자수집층의 일함수 저감용 조성물, 이를 이용한 역구조 유기 태양전지 및 상기 역구조 유기 태양전지의 제조방법
Li et al. Interface passivation and electron transport improvement of polymer solar cells through embedding a polyfluorene layer
CN112420928A (zh) 基于光管理工程的高稳定性半透明全聚合物太阳能电池器件及其制备方法
Liu et al. Integrated solar cells with non‐toxic inorganic nanocrystals and polymer bulk heterojunction
Jeong et al. Inverted organic photodetectors with ZnO electron-collecting buffer layers and polymer bulk heterojunction active layers

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant