CN206789564U - 一种并联叠层全波段光电探测器 - Google Patents

Abstract

一种并联叠层全波段光电探测器，包括透明导电基底、第一探测器、连接层、第二探测器、金属电极所组成，其特征在于，所述的导电基底与金属电极为短路结构，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极；所述的连接层为MoO3层/金属层/MoO3层结构，其中金属层作为并联叠层全波段光电探测器的阳极；所述的第一探测器形成在透明导电基底之上，其波长响应范围为从近紫外到可见；所述的第二探测器形成在连接层之上，其波长响应范围从可见到近红外。本申请公开的光电探测器可以实现从近紫外到近红外的全波段光电响应。

Description

一种并联叠层全波段光电探测器

技术领域

本实用新型涉及光电探测技术领域，具体为一种叠层全波段光电探测器。

背景技术

光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。目前使用的光探测器主要以光电二极管为主，其体积较大，工作电压高，设备昂贵。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，它在消费类电子产品、家用器具、智能建筑照明、工业、生产安全、卫生保健和生命科学、环境、玩具和教育等领域将有广泛的应用。

受限与有机光电材料的吸收波段，传统的有机光电探测器响应波长覆盖范围窄，无法做到紫外、可见与近红外全波段的光电响应。例如中国发明专利“CN201010298900.0平面构型有机红外或紫外光伏半导体探测器”公开的有机光电探测器，其光电响应范围只能在紫外区域或者红外区域，在其他波段没有响应。所以，从紫外-可见到近红外都有响应的全波段光电探测器的创新具备重要的产业和研究意义。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种并联叠层全波段光电探测器，包括透明导电基底、第一探测器、连接层、第二探测器、金属电极所组成，其特征在于，所述的导电基底与金属电极为短路结构，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极；所述的连接层为MoO3层/金属层/MoO3层结构，其中金属层作为并联叠层全波段光电探测器的阳极；所述的第一探测器形成在透明导电基底之上，其波长响应范围为从近紫外到可见；所述的第二探测器形成在连接层之上，其波长响应范围从可见到近红外。

优选的，所述的透明导电基底为氧化铟锡，厚度100-300 nm,透过率85%，表面均方根粗糙度小于1 nm。

优选的，所述的第一探测器和第二探测器至少包括一层光敏层，所述的光敏层为有机材料，包括有机小分子材料或者有机聚合物材料。

优选的，所述的连接层中，MoO3层、金属层、MoO3层中各层的厚度分别为2-20 nm、10-20 nm、2-20 nm；所述的金属层为Al或者Ag。

优选的，所述金属电极为Al、Ag或者Au，厚度80-200 nm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： (1)采用第一探测器和第二探测器分别检测近紫外-可见与可见-近红外光，实现了探测器的全波段响应。(2)光电探测器巧妙的采用并联叠层结构，通过设计高效的并联叠层器件连接层，有效提高光电探测器的光电探测能力。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：1、导电基底，2第一探测器，3、连接层，4、第二探测器，5、金属电极 ，301、MoO3层，302、金属层，303、MoO3层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种并联叠层全波段光电探测器，包括透明导电基底(1)、第一探测器(2)、连接层(3)、第二探测器(4)、金属电极(5)所组成，其特征在于，所述的导电基底与金属电极为短路结构，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极；所述的连接层(3)为MoO3层/金属层/MoO3层结构，其中金属层(302)作为并联叠层全波段光电探测器的阳极；所述的第一探测器(2)形成在透明导电基底之上，其波长响应范围为从近紫外到可见；所述的第二探测器(4)形成在连接层之上，其波长响应范围从可见到近红外。

优选的，所述的透明导电基底为氧化铟锡，厚度100-300 nm,透过率85%，表面均方根粗糙度小于1 nm。

优选的，所述的第一探测器和第二探测器至少包括一层光敏层，所述的光敏层为有机材料，包括有机小分子材料或者有机聚合物材料。

优选的，所述的连接层中，MoO3层(301)、金属层(302)、MoO3层(303)中各层的厚度分别为2-20 nm、10-20 nm、2-20 nm；所述的金属层为Al或者Ag。

优选的，所述金属电极(5)为Al、Ag或者Au，厚度80-200 nm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： (1)采用第一探测器和第二探测器分别检测紫外-可见与可见-近红外光，实现了探测器的全波段响应。(2)光电探测器巧妙的采用并联叠层结构，通过设计高效的并联叠层器件连接层，有效提高光电探测器的光电探测能力。

下面给出本实用新型具体实施例，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种并联叠层全波段光电探测器，包括透明导电基底、第一探测器、连接层、第二探测器、金属电极所组成，其中透明导电基底为透过率为88%的ITO导电玻璃，ITO导电玻璃可以商业购买获得，获得后进行图案刻蚀与清洗，所得ITO导电玻璃表面的均方根粗糙度小于1 nm。第一探测器的光电响应范围为紫外到可见，其结构为CsCoO3/ Bphen/ C70/TAPC:C70/ TAPC,各层厚度为依次为CsCoO3 0.5 nm，Bphen 2 nm，C70 20 nm，TAPC:C70 20 nm，TAPC与C70的混合比例为质量比1：1， TAPC 20 nm。连接层为MoO3层/金属层/MoO3层，MoO3层、金属层、MoO3层的厚度依次为10 nm、15 nm和10 nm，其中金属层为Ag。同时从Ag金属层引出线，作为探测器的阳极。第二探测器的响应范围为可见到近红外，所取结构为ClAlPc/C60/BCP，其中ClAlPC、C60、BCP各层的厚度依次为 30 nm、30 nm和10 nm。最后，在第二探测器上制备200 nm的Al作为金属电极。同时制作Al金属时，将Al电极搭接到ITO基底上，形成Al金属电极与ITO的短路，共同作为探测器的阴极。

下面给出本探测器的工作原理。探测光从玻璃基底入射进光电探测器，当入射光为近紫外光时，玻璃与ITO对其吸收很小，绝大部分近紫外光到达第一探测器，紫外光被TAPC和C70所吸收，形成光生激子，光生激子在TAPC和C70平面异质结界面与TAPC:C70体异质结界面处发生解离，形成自由载流子。自由载流子在电池的内建电场或者外加电场的作用下被电极收集。其中，电子往阴极运动被ITO收集，空穴往连接层运动，被Ag金属层收集。当入射光为近红外光时，玻璃、ITO以及第一探测器与连接层对其吸收均很小，绝大部分近红外光可以进入第二探测器中，红外光被ClAlPc所吸收，形成光生激子，光生激子在ClAlPc和C60平面异质结界面处发生解离，形成自由载流子。自由载流子在电池的内建电场或者外加电场的作用下被电极收集。其中，电子往金属电极运动，被Al收集，空穴往连接层运动，被Ag金属层收集。当入射光为可见光时，第一探测器和第二探测器均会产生光生电流，同紫外与红外探测一样，空穴被Ag金属层收集，电子被ITO和Al的共阴极收集。探测器最终实现了从近紫外-可见到近红外的全波段响应。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型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，包括透明导电基底、第一探测器、连接层、第二探测器、金属电极所组成，其特征在于，所述的导电基底与金属电极为短路结构，共同作为并联叠层全波段光电探测器的阴极；所述的连接层为MoO3层/金属层/MoO3层结构，其中金属层作为并联叠层全波段光电探测器的阳极；所述的第一探测器形成在透明导电基底之上，其波长响应范围为从近紫外到可见；所述的第二探测器形成在连接层之上，其波长响应范围从可见到近红外。

2.根据权利要求1所述的一种并联叠层全波段光电探测器，其特征在于，所述的透明导电基底为氧化铟锡，厚度100-300 nm,透过率85%，表面均方根粗糙度小于1 nm。

3.根据权利要求1所述的一种并联叠层全波段光电探测器，其特征在于，所述的第一探测器和第二探测器至少包括一层光敏层，所述的光敏层为有机材料。

4.根据权利要求1所述的一种并联叠层全波段光电探测器，其特征在于，所述的连接层中，MoO3层、金属层、MoO3层中各层的厚度分别为2-20 nm、10-20 nm、2-20 nm；所述的金属层为Al或者Ag。

5.根据权利要求1所述的一种并联叠层全波段光电探测器，其特征在于，所述金属电极为Al、Ag或者Au，厚度80-200 nm。