[发明专利]有机紫外光探测器

说明书

技术领域

本发明属于对紫外线敏感的有机光伏二极管或有机紫外光探测器件领域，涉及获得仅仅对紫外线(UV-A：320-400nm)敏感但对可见光不敏感的器件结构。

背景技术

已知中国实用新型专利96247084号公开了“一种红外光探测器”，尚未发现有关“有机紫外探测器”的专利申请。由于无机紫外光探测器制备工艺复杂，成本高，不适用于大面积应用[1-2]。有机紫外光探测器制作成本低廉，制作基板可以自由选择，又由于重量轻因而可以制成便携式。由此可以推断其应用前景和巨大的潜在市场成为各国竞相追逐的热点。有机材料光子-电子转换要求把光学吸收产生的激子分解成电荷载流子，而这种光学吸收与普通太阳能电池不同，有机太阳能电池光吸收光谱要求覆盖可见区(400nm-700nm)[3，4]而紫外光探测器则要求必须吸收紫外即是UV-A波段(320nm-400nm)[5]因为太阳光照射到地面的紫外线主要处于UV-A波段，而可见光波段的吸收尽可能少或者没有。另外，有效的激子分解是通过在有机层间相互接触的界面处产生的从给体(D，donor)向受体(A，aceptor)的光诱导的电子转移，有效紫外探测器要求给体-受体的强烈偶合从而产生有效的电子转移。要想获得紫外吸收，就要求给体或/和受体材料发色团具有大的带隙即是大的π-π^*吸收跃迁。此外，从光伏器件工作原理考虑，有效的激子分解则要求给体和受体分别具有低的离化能(IPs，ionization potentials)即大的空穴传输性能和高的电子亲和势(EA，electron affinities)即大的电子传输性能，而且两者的能量差越大，产生光生载流子的效率越高。

本申请按着上述要求在现有已知材料基础上进行选择，而不需要进行复杂的新材料合成，即分别选择出符合上述性能要求给体-和受体-化和物，然后再比较这些性能，选择合适的给体和受体材料的组合，进行紫外探测器的结构设计并进行制作。

参考文献有：

[1]E.Monroy，F.Omnès，F.Calle，Semicond.Sci.Technol.2003，18，R33

.[2]Y.A.Goldberg，Semicond.Sci.Technol.1999，14，R41.

[3]C.W.Tang，Appl.Phys Lett.1986，48，183.

[4]G.Yu，J.Gao，J.Hummelen，F.Wudl，A.J.Heeger，Science 1995，270，1789.

[5]紫外线可以分为UV-A(320-400nm)UV-B(280-320nm)UV-C(250-280nm)，

发明内容：

为了解决上述背景技术无机紫外光探测器制备工艺复杂，成本高，不适用于大面积应用，本发明的目的在于采用已经存在的具有IPs和大的空穴传输特性的化合物和具有高EA和大的电子传输特性的化合物分别用作给体和受体成分，使材料选择范围更宽，依据给体和受体成分的载流子传输特性，可以使器件结构更为简单，制作程序更为简洁，为实现上述目的本发明将要提供一种具有材料选择容易，器件结构易于设计，制作工艺简洁的有机紫外光探测器。

由于有机太阳能电池光吸收在可见区(400nm-700nm)，而且又不需要复杂的材料合成工艺，只要得知已经存在的给体化合物的IPs和受体化合物的EA，并能测量出它们两个或给体化合物薄膜荧光吸收光谱处在320nm-400nm，我们就可以把它们制成紫外光探测器。

本发明的紫外光探测器的结构包括：衬底、透明导电膜、电子给体(空穴传输层)、电子受体(电子传输层)或电子给体与电子受体的混合层和电子受体、阴极或复合阴极(电子注入层/阴极)；本发明的特点是：在电子给体的上面沉积电子受体层，或者在电子给体的上面沉积一层薄的电子给体与电子受体的混合层，再在上面沉积一层电子受体，之后再依次沉积电子收集层，电子收集电极层(电子注入层/阴极金属)。电子给体材料厚度为5nm～20nm，电子受体层厚度在10nm～30nm之间，如果电子给体和电子受体之间夹一层它们二者的混合层，混合层比例为1∶1，厚度为5nm。