[发明专利]交联金属卟啉纳米晶及其制备方法和光探测器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备和应用技术领域，尤其是一种具有交联结构的金属卟啉及其在光电探测领域的应用。 

背景技术

有机光探测器由于其具有高灵敏性、低噪音、可重复性等优点，引起人们广泛的注意。从探测器光探测层的材料来看，主要包括薄膜型和单晶型。基于薄膜型的光探测器易于实现柔性、大面积的制备，然而薄膜型的光探测层一般是多晶或非晶的结构，导致大的暗态电流，低的分辨率。相比较而言，有机单晶尤其是一维纳米结构单晶具有大的比表面积、少的晶格缺陷等优点，因此以一维纳米结构为光探测层的探测器显示了高的分辨率。然而，由于单晶的可控性比较差，因此以上述一维纳米结构为光探测层的光探测器重复性比较差，很难实现大面积的制备。因此，如何实现操作简单、结晶度高，比表面积大、适用于大面积的光探测层的制备，是实现有机光探测器低成本、高灵敏性制备过程中需要解决的一个关键问题。 

卟啉化合物作为光合作用的中心、生命体内携氧载体以及生物酶催化的重要组成部分，在能量转移方面具有优异的效果，同时表现出优异的光电特性。同时金属卟啉化合物具有大的共轭分子结构，易于通过非共价键作用自组装成纳米晶及由纳米晶组成的薄膜，但是上述纳米结构制备过程复杂、结晶度不高、比表面积较小，以致基于上述纳米结构为光探测层的探测器成本较高、暗电流 比较大、灵敏度较低，而且不适用于工业化大面积的生产。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种交联金属卟啉纳米晶及其制备方法和应用。将这种交联金属卟啉纳米晶作为有机探测层应用在光探测器的制作上，具有高灵敏、高稳定性的特征，且制作方法简单方便，适用范围广泛。 

这种交联金属卟啉纳米晶结构，金属卟啉纳米线相互交联成一维网状或枝状结构。 

其中，所述金属卟啉纳米线直径为10～2000nm；长度为5～1000μm。 

本发明还提供这种交联金属卟啉纳米晶的制备方法，其步骤是将金属卟啉化合物与有机溶剂形成的混合溶液转移到接收板上，再进行退火处理；所述混合溶液中金属卟啉化合物的浓度为0.05～10mg/mL。 

其中，所述退火处理是控制温度50～150℃，保持10～60分钟。 

其中，所述有机溶剂包括氯仿、氯苯、二甲苯、邻二氯苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇甲醚醋酸酯、辛烷中至少一种。 

进一步地，所述金属卟啉化合物的中心金属元素是锌、钴、镍、铟、铜、镁或铂。 

进一步地，所述转移方法包括旋涂、滴膜、浸泡、辊涂、电纺丝、气溶胶喷印、喷墨印刷、凹版印刷或丝网印刷中的一种。 

本发明还提供另一种所述交联金属卟啉纳米晶的制作方法，与上述制作方法不同的是，所述金属卟啉化合物用在卟啉环上带有取代基的金属卟啉衍生物 代替。 

其中，所述取代基为酯基、羟基或不超过4个碳原子的烷基至少一种。 

本发明还提供这种交联金属卟啉纳米晶在制备底栅型有机光探测器中的用途。这种底栅型光探测器的制作方法，包括基底、光探测层、栅极和源、漏电极，所述光探测层的制作步骤是将金属卟啉化合物充分溶解在有机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液转移至接收板上，退火处理形成交联金属卟啉纳米晶。 

其中，所述混合溶液中金属卟啉化合物的浓度为0.05～10mg/mL。 

其中，所述退火处理是控制温度50～150℃，保持10～60分钟。 

其中，所述有机溶剂包括氯仿、氯苯、二甲苯、邻二氯苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇甲醚醋酸酯、辛烷中至少一种。 

进一步地，所述金属卟啉化合物的中心金属元素是锌、钴、镍、铟、铜、镁或铂。 

进一步地，所述转移方法包括旋涂、滴膜、浸泡、辊涂、电纺丝、气溶胶喷印、喷墨印刷、凹版印刷或丝网印刷中的一种。 

进一步地，所述接收板是绝缘层或源、漏电极中至少一种。 

有益效果： 

本发明所提供的光探测器的制备方法，利用交联金属卟啉纳米晶具有的一维网状或枝状结构，制备有良好光电特性的有机探测层。这种有机探测层的制作方法操作方便，成本低廉，对环境要求不高。制备出的光探测器具有可溶液 化制备、柔性、高灵敏性、低成本、易于大面积制备等特征，因此在柔性、大面积、低成本、高灵敏性有机光探测器的制备中具有重要的应用价值。 

附图说明

图1为本发明实施例1交联卟啉锌纳米晶的光学显微图。 

图2为本发明实施例1有机探测层的光电特性测试图。 

具体实施方式