[发明专利]新型PIN结构的薄膜有机光探测器及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种薄膜有机光电导探测器，其特征在于，所述探测器包括基底，有机PIN结构光敏感层和在其上的图案化的电极层，其中，所述有机PIN结构光敏感层位于基底之上，所述电极层位于所述有机PIN结构光敏感层之上。优选地，所述光敏感层位于所述图案化的电极层的正极和负极之间。

2.根据权利要求1所述基于新型PIN结构的薄膜光电导探测器，所述PIN结构的有机层的厚度为200-1000nm，优选400-600nm例如560nm。

优选地，构成所述PIN层中吸光层的材料选自吸光聚合物和吸光小分子中的至少两种。优选地，P型层材料选自吸光聚合物，N型层材料选自吸光小分子，I型层为两者（P型和N型）混合得到。

优选地，所述吸光聚合物具体选自P3HT、PBDTTT-C和PTB7中的至少一种；所述吸光小分子具体为PCBM。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜光电导探测器，所述P型，N型以及由P型N型组成的I型层在PIN结构中的垂直方向有一定的分布。优选地，所述P型层厚度为100-800nm分布，更优选为300-500nm的分布。所述I型层厚度为20-100nm分布，更优选为30-60nm分布。所述N型层厚度为20-100nm分布，更优选为30-60nm分布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的薄膜光电导探测器，所述电极层的材料选自铝、金、锌和银中的至少一种；优选为铝电极。所述图案化的电极层由位于同一层的正极层和负极层组成。所述图案化的电极层的正极和负极之间的水平间距为1-1000μm，优选为5-100μm，更优选为10μm；所述电极层的厚度为30-200nm，优选为40-150nm，例如为50nm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的薄膜光电导探测器，所述基底为选自刚性基底或柔性基底，所述刚性基底例如为玻璃或硅，所述柔性基底可为选自聚酰亚胺和聚酯薄膜中的至少一种。所述聚酰亚胺的相对分子质量优选为10000-100000g/mol，例如45000g/mol；所述聚酯的相对分子质量优选为10000-100000g/mol，例如70000g/mol。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的薄膜光电导探测器的方法，包括如下步骤：

1）在所述基底上制备PIN结构的有机层；

2）在所述PIN结构的有机层上制备电极层，得到所述探测器；

优选的，制备所述PIN结构层为溶液旋涂法与蒸镀法的结合。制备所述电极层为蒸镀法。

优选地，有机PIN层中的P层主要通过旋涂法进行制备，所用溶液的浓度为1-100mg/ml，具体为40mg/ml；旋涂的速度为500-10000rpm。

优选地，有机PIN层中的P层主要通过喷墨打印法进行制备，墨水的浓度为1-100mg/ml，具体为20mg/ml。

优选地，所述电极层主要通过溅射法进行制备，溅射的真空度为10^-4-10^-5Pa，具体为1×10^-4Pa。

优选地，所述小分子N层和电极层主要通过真空蒸镀法进行制备，蒸镀电极层的真空度为10^-4-10^-5Pa，具体为1×10^-4Pa。蒸镀小分子N层的真空度为10^-5-10^-6Pa，具体为1×10^-5Pa。

7.权利要求1-5任一项所述的基于新型PIN结构的薄膜光电导探测器的用途，其用于制备光检测器、图像成像器件或生物传感器。

8.一种光检测器，其包括权利要求1-5任一项所述的基于新型PIN结构的薄膜光电导探测器。

9.一种图像成像器件，其包括权利要求1-5任一项所述的基于新型PIN结构的薄膜光电导探测器。

10.一种生物传感器，其包括权利要求1-5任一项所述的基于新型PIN结构的薄膜光电导探测器。