[发明专利]一种宽光谱响应的有机光电探测器

说明书

本发明公开了一种宽光谱响应的有机光电探测器，包括依次层叠设置的衬底、透明导电层、阳极修饰层、光敏层、空穴阻挡层以及阴极层，其中，所述透明导电层的厚度为100nm~150nm；所述阳极修饰层的厚度为35nm~50nm；所述光敏层的厚度为100nm~240nm；所述空穴阻挡层的厚度为35nm~50nm；所述阴极层厚度为80nm~120nm；所述透明导电层为可导电材料；所述阳极修饰层为P型半导体材料；所述光敏层为包含有机聚合物给体材料、小分子给体材料和受体材料的混合物；所述空穴阻挡层为N型半导体材料；所述阴极层为低功函金属材料；本发明器件结构和制作工艺简单，拓宽了光敏层对光的响应范围，能显著提高对待检测光信号的响应度，具有很大优势，对温度不那么敏感，可应用场景多，便于推广。

技术领域

本发明涉及光电子领域，尤其涉及一种宽光谱响应的有机光电探测器。

背景技术

光电探测器是将光信号转变为电信号的器件，按其响应波长范围，可以分为宽光谱响应光电探测器和窄光谱响应光电探测器。其中，宽光谱响应的光电探测器对于图像传感，远程控制，昼夜监视等许多方面都有重要应用。相对于无机光电探测器，有机光电探测器具有柔性好、制造成本低和材料选择范围广阔等优点，但是有机光电探测器的响应范围通常局限于近紫外至可见光波段，迄今对近红外光具有高灵敏度的有机光电探测器的报道并不多，主要原因在于：在制备光电探测器常用的给体-受体体系中，光生激子分离为自由载流子需要给体-受体材料之间存在一定的能级差，而探测近红外光需要较小的能隙，能隙的下降使获得与受体材料能级匹配度高的材料变得困难；能隙的降低使得激子复合变得容易从而减小了载流子产生效率。目前，有机太阳能电池和有机光电探测器中研究最多的是基于聚合物半导体P3HT电子给体和富勒烯衍生物如PCBM电子受体。因为P3HT具有较高的结晶度和相当高的空穴迁移率（超过0.1 cm²/Vs），而且具有合适的电子带隙，有利于有效的电荷转移；富勒烯衍生物PCBM作为电子受体，具有较高电子迁移率（10 4 cm²/Vs）且溶于大多数有机溶剂。然而，由于P3HT的吸收边在650 nm左右，不能完全覆盖可见光区，因此制作的器件对650 nm以后的可见光和近红外光没有响应能力。这一缺陷限制了P3HT:PCBM太阳能电池对太阳光谱的利用率，也限制了P3HT:PCBM光电探测器在宽光谱响应和近红外探测器方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，在利用P3HT:PCBM光电探测器优势的基础上，提供一种宽光谱响应的有机光电探测器，具体技术方案如下：

一种宽光谱响应的有机光电探测器，包括依次层叠设置的衬底、透明导电层、阳极修饰层、光敏层、空穴阻挡层以及阴极层，其中：

所述透明导电层的厚度为100nm~150nm；所述阳极修饰层的厚度为35nm~50nm；所述光敏层的厚度为100nm~240nm；所述空穴阻挡层的厚度为35nm~50nm；所述阴极层厚度为80nm~120nm；

所述透明导电层为一透明电极层；所述阳极修饰层为P型半导体材料；所述光敏层为包含有机聚合物给体材料、小分子给体材料和受体材料的混合物；所述空穴阻挡层为N型半导体材料；所述阴极层为低功函金属材料。

本发明的进一步改进，所述透明电极层为金属、ITO、石墨烯或其他透明电极中的任意一种。

本发明的进一步改进，所述光敏层包括聚合物P3HT给体材料、小分子BODIPY给体材料和小分子PCBM受体材料。

本发明的进一步改进，所述BODIPY给体材料具有一种以上的分子结构。

本发明的进一步改进，所述P3HT给体材料的聚合物结构为：。

本发明的进一步改进，所述PCBM受体材料的结构为：。

本发明的进一步改进，所述空穴阻挡层为C60、TPBi、Balq等N型半导体材料或Ca，Mg金属中的任意一种。