[发明专利]具有狭窄和可调的光谱响应的有机微腔光检测器

说明书

有机光检测器(OPD)包括由反射电极和半透明电极限定的微腔，其中该微腔包括透明导电氧化物层和活性层，该活性层包含n型有机半导体和p型有机半导体，并且其中所述n型有机半导体和p型有机半导体的共混物在谐振波长下表现出低的吸收，这导致在有利狭窄波长区域中的优异光学灵敏度并且允许根据期望应用调节对不同波长的响应。另外，提供了制造这种有机光检测器的方法以及将有机光检测器(OPD)中形成的微腔的谐振调节到预定波长的方法。

发明领域

本发明涉及一种有机光检测器(OPD)，其在有利狭窄的波长区域中具有优异的光学灵敏度，从而允许根据期望应用调节对不同波长的响应。另外，公开了制造所述有机光检测器的方法以及将有机光检测器(OPD)中形成的微腔的谐振调节到预定波长的方法。

背景技术

近十年来，人们越来越关注有机光检测器作为无机光电传感器的薄膜替代物，特别是因为它们允许在溶液中和低温下进行成本有效的处理以及任意形状、柔性和/或大面积器件的制造。

有机光检测器通常被配置以便包括夹在两个电极之间的n型和p型有机半导体，任选地与辅助层结合，例如空穴提取层和电子提取层。

越来越多的成像应用需要颜色选择性检测，然而，鉴于许多有机半导体往往表现出宽的光学吸收，这是具有挑战性的。

通常，有机光检测器的检测选择性是借助于光谱响应(即外部量子效率(EQE)谱)中的半峰全宽(FWHM)来评估。正如R.Jansen van Vuuren等人，Applied Physics Letters2010,96,253303所示，具有100nm或更小的FWHM的检测器提供例如机器视觉系统中的应用所需的必要的颜色辨别。

为了允许颜色辨别而提出一种策略是使用滤光器，例如陷波滤波器。然而，滤光器的实施需要额外的处理步骤，并且通常涉及与可能的器件几何形状和器件集成有关的限制，因此希望寻找替代方案。

近年来，已表明，将光电二极管放置在波长尺度的微腔内有效地量化光场从而允许光谱窄化，因此可代表滤光器的一种有希望的替代方案。例如，D.M.Lyons等人，OrganicElectronics 2014,15,2903-2911公开了一种窄带绿色有机光检测器，其具有80nm的FWHM，中心在525nm附近，并且在-1.0V下的外部量子效率为15％，通过在两个电极之间放置由以下组成的堆叠结构来实现：PC₆₀BM层，由酮菁染料/PC₆₀BM共混物组成的活性层，和MoOx电子阻挡层。然而，仍然期望能够调节对不同波长的响应。

在这方面，J.M.Lupton等人，Advanced Materials 2003,15(17)，1471-1474提出了包含如下构造的微腔光电二极管，其中在氧化铟锡(ITO)覆盖的介电镜上提供由半导体聚合物MeLPPP的旋涂层和富勒烯层组成的双层。这里，还公开了通过改变MeLPPP聚合物层的厚度可以将微腔的谐振调节到特定波长。然而，这些器件的EQE性能仍然留有改进的余地，因为调节活性层厚度以便将谐振波长移至期望区域往往会对器件灵敏度和微腔的传输性能产生负面影响。因此，希望提供一种能够在不需要改变最佳活性层厚度的情况下移动谐振波长的方法。

总的来说，因此仍然希望提供如下有机光检测器，其同时表现出优异的外部量子效率，其中波长选择性得到进一步改善(即FWHM减小)，并且其允许光谱响应根据期望应用而被调节到不同的波长。

此外，期望提供用于以简单且成本有效的方式制造具有有利狭窄和波长调节的响应的有机光检测器的方法。

发明概述

本发明利用本文所限定的权利要求书的主题来解决这些目的。将在以下部分中进一步详细说明本发明的优点，并且在考虑本发明公开时本领域技术人员将清楚其它优点。