[发明专利]薄膜光电导探测器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜光电导探测器及其制备方法与应用。

背景技术

目前，公知的光电导探测器结构是由两个水平电极以及中间的光敏感层组成。将光电导器件接成回路并加一个偏置电场，当入射光与探测器接触时，探测器内部的光敏感层产生电子空穴对，电子空穴对在电场的作用下分离并被电极收集形成光电流，通过光电流的强度来表征光的强度与大小可以用来进行光检测、图像成像或生物传感等方向。因此器件对光的敏感度相当重要，通常我们用两个重要的参数来表征这样的一种敏感度：响应度R和光电增益G。R表示产生的光电流与引入的光强度的一个比值，G表示的是器件每吸收一个光子器件内部流过的电荷。

这两个值可以用下面的公式表示：

R=EQEλqhcG---(1)]]>

G=(μn+μp)τEL=τ(1tn+1tp)---(2)]]>

(EQE是外量子效应，λ是入射光波长，h是普朗克常数，c是光速，q是电荷量，L是器件沟道长度(两个电极间的距离)，E是外加的电场强度，μ_n是电子迁移率，μ_p是空穴迁移率，τ是光激子的寿命，t_n是电子渡越时间以及t_p是空穴渡越时间)

足够大的G和R值是光电导器件所需要的，现在的一些器件主要是在一维纳米器件结构上，因为：纳米结构有大的比表面积而且表面存在大量的深能级陷住电荷从而能增强光激子的寿命，同时一维结构可以减小激子扩散的维度从而降低激子的渡越时间来增大R和G。到目前为止，无论是有机的还是无机的一维纳米器件都得到了很高的G和R值。但是相对来说，薄膜光电导器件更加实用，而且更加容易简单和大面积制备。但是薄膜器件的G和R值相对于一维纳米器件来说非常小，这限制了它们的发展。G和R值小的原因主要是在于传统器件结构不能克服材料本身的缺点。对于有机器件来说，因为有材料有低的介电常数，激子的结合能很大，在常温下，这样的激子结合能不能分离。后来发展使用的给体受体结合的异质结结构，通过引入大量的给体受体界面来使大量的自由光生载流子分离。这样带来了另一个大的影响就是异质结中的网状结构增加了激子在两个电极间的传播距离，导致了非常低的激子迁移率。因此，由公式(1)、(2)看出G和R会非常低。对于无机器件来说，无机材料有很高的迁移率，但是它的吸光系数特别低，使薄膜器件有一个很低的EQE。现在有很多工作是提高无机材料的吸光。利用量子点的量子表面效应和尺寸效应会使无机材料吸收更多的光，基于量子点的光电器件能展现大的R和G值，但是相对于一维纳米器件性能还会差很多。因此，利用简单的方法制备高R和G值的薄膜光电导器件是现在努力的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜光电导探测器及其制备方法与应用。

本发明提供的薄膜光电导探测器，由下至上依次包括基底、载流子传输层、电极层和吸光层；

所述电极层由位于同一层的正极层和负极层组成，所述正极层与负极层的水平间距为10-1000μm，具体为80μm。