[发明专利]一种光耦器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子领域，具体涉及一种高电流传输比的光耦器件及其制备方法。

背景技术

光耦器件是一种通常用于电隔离时能传输信号的光电子器件。它可以把一种信号转化为光信号，再把光信号转化为另一种可以探测的信号，一般至少包括三个重要的功能部件：能把电信号转化为光并输出光的功能部件、具有电绝缘且可以传输光的电绝缘隔离层和以光信号为输入而输出为可探测信号的光敏功能部件。最常用的光耦器件，如图1所示，利用一个发光器件A把一个电信号转化为光信号，再利用一个光敏器件B，比如光敏电阻、光敏电容、光敏二极管或者光敏三极管等把光信号转化为电信号，A和B之间通过电绝缘隔离层C电隔离。光耦器件应用范围很广，比如可以应用到高压电隔离控制中，在低压端把控制电信号加载到发光器件上，得到反映电信号的光信号，然后光照射到处于高电压电位的光敏器件上得到加载于高压上的电信号，该电信号就可以用来控制高压端的电路、设备等。

由于发光波长越长，光线在介质中的穿透力越强，因此，现有技术中的光耦器件一般使用波长较长的红光以及红外光(波长为650nm-1000nm)等单色光作为光耦器件的光源。然而，红光及红外光源容易被周围环境所吸收，因此在光传递的过程中极易造成能量损失，从而严重影响到光耦器件的电流传输效率。

而且，这些单色光源还存在光谱漂移的问题，研究结果表明，在环境温度不变，驱动电流增加过程中，发射峰波长会出现蓝移现象；在驱动电流不变、环境温度变化过程中，所述光源的发射峰波长会出现红移现象；即在不同环境温度、不同驱动电流条件下，甚至由于使用时间过长，所述光源的发射峰波长会发生变化。而现有无机半导体光敏材料的吸收峰范围普遍较窄，这样就造成能量损失，从而进一步降了光耦器件的电流传输效率。

目前，研究人员已经开发出许多有机半导体材料，尽管它们也具有较宽的吸收波长范围，但是它们的吸收光谱表现出比较明显的最大吸收峰，即在某一波长下其吸收要明显高于其它波长下的吸收。其吸收光谱不同波长下吸收值的不同，仍将导致光源波长漂移时，其光敏效应的改变，从而影响信号的传导。因此，宽吸收光谱的有机半导体材料也不能很好地解决上述问题。同时，现有技术中有机半导体材料不管是在迁移率还是在电荷传输方面与无机半导体材料相比都有着较大的差距，因此，人们普遍认为使用有机材料的光耦器件的电流传输比要比无机光耦小得多。鉴于以上认识，目前，未有宽吸收光谱的有机光敏材料在光耦中得到利用的先例。

发明内容

为此，本发明所要解决的现有技术中光耦器件的电流传输比低的问题，从而提供一种具有宽而稳定的光谱响应、高电流传输比的光耦器件及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种光耦器件，包括基板、在所述基板上依次层叠设置的发光薄膜组、透明的电绝缘隔离层和光敏薄膜组，所述光敏薄膜组进一步包括光敏薄膜组的第一电极、光敏功能层、光敏薄膜组的第二电极，所述光敏功能层中包括具有光电导效应或光敏性的有机光敏层，所述有机光敏层的吸收光谱宽度大于或等于300nm。

所述有机光敏层材料的结构式为RNH₃MX₃，

其中R为C₁-C₂₀的脂肪族直链或支链烃基，M为核外电子排布为nd¹⁰(n+1)s²(n+1)p²的金属原子，X是卤族元素中的一种或几种的组合。

所述有机光敏层材料为p型，所述光敏功能层还包括第一n型半导体层，所述有机光敏层靠近所述发光薄膜组设置。

所述光敏功能层还包括设置在所述有机光敏层两侧的第二p型半导体层和第二n型半导体层，所述第二p型半导体层靠近所述发光薄膜组设置。

所述发光薄膜组为至少一个层叠设置的有机电致发光二极管，所述发光薄膜组进一步包括发光薄膜组的第一电极、发光功能层、发光薄膜组的第二电极。

所述发光薄膜组的色坐标为CIEx＝0.05～0.7、CIEy＝0.05～0.7。

所述电绝缘隔离层为氟聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种堆叠形成的透明膜结构。

所述发光薄膜组与所述光敏薄膜组中靠近所述电绝缘隔离层的电极为相同或不同的透明电极。