[发明专利]一种有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管

说明书

本发明公开了一种有机混合薄膜宽光谱有机‑无机光敏二极管的设计与制备方法。其特征在于它由背面(非抛光面)制备有金属背电极薄膜的掺杂硅(兼做衬底)、有机混合薄膜和透明顶电极薄膜组成，从上至下，其顺序依次是背电极薄膜、掺杂硅、有机混合薄膜和透明顶电极薄膜。有机混合薄膜由两种以上光吸收光谱范围互补的有机光敏材料组成。

技术领域

本发明涉及一种有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管制造方法，属于固体电子器件技术领域。

背景技术

能够工作在宽频谱范围内的光探测器在商业和科学研究中都有广泛的应用，例如成像技术、光谱学、通信领域、生物医学和夜视技术等。当前，传统无机半导体光探测器的研究已相对成熟，产品广泛见于商业领域和人们的生产生活中。基于硅、氮化镓、铟砷化镓等的无机半导体光探测器只能响应较窄的光谱波段，并且，有些器件的工作环境也有较为严苛的要求。因此，工业、国防和科技应用中对制作简单、成本低廉且能够常温工作的宽频谱高灵敏度的光探测器有迫切的需要。

近年来，有机半导体器件的快速发展不容小视，已渗透到电子类产品的诸多领域，例如：有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OSC)、有机光探测器等。有机半导体器件具有轻质、制备工艺简单，成本低、可大面积制备、柔性可饶曲等有实际应用潜力的优点。有机光电探测器作为有机半导体器件中重要的一类，国内外近几年有较快的发展，它具有响应度高、灵敏度高、功耗低且可在室温下工作等性能优势。高效的可见光、近红外光敏有机光敏二极管已通过采用不同有源层材料、掺杂工艺或异质结结构实现。但能够工作在宽频谱范围内(即可见-红外都能有效探测)的光敏二极管却罕见报道。本发明则实现了一种有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管，可以在可见-近红外频谱范围内工作。

无机半导体光敏二极管具有材料生长技术成熟、产率高、大面积下均匀性好、探测波长范围宽等优点；同时也存在制作成本高，设计和生长工艺复杂，有些还要求在低温下运行等缺点。对于全有机的光敏二极管，由于其迁移率低，光响应度通常较小。而利用有机混合薄膜作为光吸收层的有机材料和无机材料制备成的混合异质结光敏二极管具有制作工艺简单、暗电流小、光响应度大的优点。有机半导体材料的加入使得所制得的光敏二极管可以在室温下工作而无需冷却。另外，利用不同有机材料对于光吸收波长范围的不同，采用有机混合薄膜作为光吸收层，可以使得有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管的光谱响应范围变得更宽。

发明内容

本发明的目的在于充分利用无机材料和有机材料在器件制作方面的优势，提出一种以有机混合薄膜作为光吸收层的高性能有机-无机光敏二极管，以实现在宽光谱范围内的响应。

本发明的目的是这样实现的：以光吸收波段互补的两种以上的有机光敏材料形成的混合薄膜作为光吸收层,借助于其高光吸收系数，结合掺杂硅的高载流子迁移率，来实现光敏二极管在宽光谱范围内的高光响应度。本发明的有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管由掺杂硅(兼做衬底)、有机混合薄膜和透明顶电极薄膜组成，从下至上，其顺序依次是背电极薄膜、掺杂硅、有机混合薄膜和透明顶电极薄膜。其中，有机混合薄膜由两种以上吸收光谱范围互补的有机光敏材料组成。

附图说明

图1是有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管示意图。

具体实施方式

以p型硅为衬底，三组份有机混合薄膜(PTCDA:CuPc:PbPc)为光吸收层，叉指金薄膜作为透明顶电极，该有机混合薄膜宽光谱有机-无机光敏二极管具体制备过程如下：

a)用标准工艺清洗掺杂硅(p型)；

b)在掺杂硅背面用真空热蒸发方法制铝电极；

c)用真空蒸发方法在掺杂硅抛光面上制备三组份有机混合薄膜(PTCDA:CuPc:PbPc)作为光吸收层；