[发明专利]一种有机-无机电荷转移复合物红外光吸收材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种有机‑无机电荷转移复合物红外光吸收材料及其制备方法。本发明采用真空蒸镀法，以有机小分子材料4,4',4”‑三(N‑3‑甲基苯基‑N‑苯基氨基)三苯胺(m‑MTDATA)和三氧化钨WO₃为光吸收原材料，在石英玻璃基底上采用体异质结或多层超晶格结构制备得到m‑MTDATA/WO₃复合材料。该复合材料对波长1000‑1400nm范围内的红外光有较强的吸收。本发明利用有机‑无机异质结相邻分子间的电荷转移产生较明显的红外吸收增色效应，可以弥补现有大多数有机光敏材料在1000nm以上红外波段吸收弱的不足。表现出该红外光吸收材料在光纤通信和红外探测方面具有潜在的应用价值。且还具有结构简单，制备方法成熟等优点。

技术领域

本发明涉及一种有机-无机红外光吸收材料的制备方法，具体涉及一种由4,4',4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺m-MTDATA和三氧化钨WO₃组成的具有体异质结或多层超晶格结构的电荷转移复合物红外光吸收材料的制备方法。

背景技术

红外探测器广泛用于成像、传感、通讯等技术中，与军事国防和人们的生产生活有密切联系。无机半导体红外探测器发展较早，技术较为成熟，主要有碲镉汞、量子阱、Ⅱ类超晶格和量子点四大类，这些器件通常需要在低温环境下工作。而近几年新发展起来的有机光电探测器能够在常温下工作，并且具有响应度高、响应频谱宽、成本低和制备工艺简单等优点，因此受到越来越多研究者的关注，成为未来红外光电探测器发展的重要方向之一。

在种类繁多的有机小分子和聚合物材料中，仅有少数窄带隙有机半导体材料对红外光响应，且敏感波段多在900nm附近，使得能够用于有机红外探测的光敏材料数量较少，并且工作波段都在1000nm以下，这极大地限制了有机光敏材料在红外波段的应用范围。因此，寻找在1000nm以上红外波段有强吸收的有机光敏材料是研究者们迫切需要解决的问题。

有机小分子材料m-MTDATA是一种空穴传输材料，具有较高的HOMO能级(-5.1eV)，在复合体系中常作为电子给体。无机氧化物W0₃的电负性较高，具有较强的得电子能力，且其导带底较低(-4.8eV)。

因此，由m-MTDATA和W0₃组成的复合体系中，由于受体WO₃的导带底非常靠近给体的HOMO能级，且WO₃具有良好的得电子能力,光照后电子获得能量易于从m-MTDATA的HOMO能级跃迁到W0₃导带中，即在分子间子带隙跃迁，形成电荷转移复合物(Charge-TransferComplex,CTC)。根据起始吸收波长与光学带隙的关系E_g,opt＝hc/λ_on，当给体-受体分子间形成的子带隙在1.24eV以下时，发生电荷转移时吸收的光波长将会在1000nm以上的红外区域。m-MTDATA/W0₃复合体系分子间的子带隙仅有0.3eV，经实验测试，该复合体系薄膜对波长在1000-1400nm范围内的红外光有较强的吸收，而光纤通信窗口1310nm正是在这个范围内，这表明由m-MTDATA/W0₃复合体系构成的这种有机-无机电荷转移复合物红外光吸收材料在光纤通信和红外探测方面具有潜在的应用价值。而目前尚没有关于m-MTDATA/W0₃复合体系薄膜制备方法和应用研究的报道。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种有机-无机电荷转移复合物红外光吸收材料，包括基底材料和有机-无机复合薄膜，所述有机-无机复合薄膜采用m-MTDATA/W0₃多层超晶格或体异质结复合薄膜，所述有机-无机复合薄膜通过真空蒸发法沉积在基底材料。

所述基底材料采用石英玻璃、硅、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。