[发明专利]基于表面等离激元共振的有机光电倍增探测器及制作方法

权利要求书

1.基于表面等离激元共振的有机光电倍增探测器的制备方法，其特征在于，所述有机光电倍增探测器由阳极层、阳极修饰层、活性层、阴极层组成；阳极层是氧化铟锡ITO，阳极修饰层是厚度为25±0.2nm的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS，活性层是厚度为230±0.2nm的聚3-己基噻吩:苯基-C₇₀-丁酸甲酯P3HT:PC₇₀BM掺杂聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEG NRs，阴极层为铝；

所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、配制活性溶液：将40mg的聚3-己基噻吩P3HT和40mg的苯基-C₇₀-丁酸甲酯PC₇₀BM分别与1mL的邻二氯苯o-DCB混合后在60℃下搅拌均匀，然后取10μL配置好的苯基-C₇₀-丁酸甲酯PC₇₀BM溶液加入到配置好的聚3-己基噻吩P3HT溶液中，置于磁力搅拌器上，60℃下至少搅拌12h，获得聚3-己基噻吩:苯基-C₇₀-丁酸甲酯P3HT:PC₇₀BM活性溶液；

步骤二、聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEG NRs溶液的制备，首先利用两步溶液法合成金纳米棒溶液，然后将金纳米棒溶液加入到聚乙二醇溶液中做透析包覆操作，并分别用7000rpm、7500rpm及8000rpm连续离心提纯三次，并用去离子水调节其浓度为0.4pmol/L，获得聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEGNRs溶液，其中，金纳米棒溶液的制备方法包括：1)种子溶液的制备：在5mL的去离子水溶液中加入5mL 0.2mol/L的CTAB溶液，混合搅拌匀后放置在29℃恒温的搅拌器上慢速搅拌，然后加入0.1mL 25mmol/L的HAuCl4溶液，可以明显看到溶液变为金黄色，然后迅速加入0.6mL 0.01mol/L冰冻的硼氢化钠溶液，调节加热台剧烈地搅拌2min，最后可以看到溶液渐渐地变成明亮的浅棕黄色溶液，放置在28℃的恒温箱中保存，2h后使用；

2)生长溶液的制备：取20mL干净的透明玻璃瓶，放在28℃下水浴加热并慢速搅拌，加入5mL的去离子水和5mL 0.2mol/L的CTAB溶液，之后依次加入13μl 16mmol/L的硝酸银溶液、0.2mL 25mmol/L的氯金酸溶液，搅拌均匀后溶液变为黄色，然后再加入75μL 0.08mol/L的抗坏血酸溶液，观察到溶液迅速由黄色变为无色；

3)金纳米棒的合成：继续向步骤2中的溶液中加入种子溶液12μL，混合均匀后，放在28℃恒温箱中放置一天；

步骤三、掺杂聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEG NRs的活性层的混合溶液的制备：首先将步骤一制备的活性溶液稀释，并在此溶液中加入步骤二中制备的聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEG NRs溶液，获得掺杂聚乙二醇PEG包覆的金纳米棒Au@PEG NRs的活性层的混合溶液；

步骤四、把氧化铟锡ITO玻璃清洗干净后，用等离子清洗机进一步清洗处理后，取100μLPEDOT:PSS滴加在ITO玻璃表面，以转速5000rpm旋涂30s后置于加热台上，120℃下退火15min，常温静置至少5min，制备阳极修饰层；取25μL的所述混合溶液，滴加在旋涂了PEDOT:PSS的ITO玻璃表面，1400rpm下匀胶旋涂30s，80℃下退火20s，然后真空静置15min，乙醇擦边后，制备出厚度为230±0.2nm的活性层；

在真空度≤0.0005pa的真空蒸镀炉中，以转速8rpm旋转具有活性层的ITO玻璃，并在活性层上，以0.5nm/s的生长速率，蒸镀厚度为100±0.2nm的铝，制备阴极层；

膜层蒸镀完成后，冷却30min后，获得有机光电倍增探测器，其中，当掺杂Au@PEG NRs的浓度为0.04pmol时，所述有机光电倍增探测器在波长850nm处的EQE为25259.08％，响应率R为172.82A/W；

PEG包覆的金纳米棒溶液的制备包括以下步骤：

1)金纳米棒溶液的制备：制备10倍量的金纳米棒溶液以备使用，

2)金纳米棒溶液的离心浓缩：用4个洗净的容量规格为50mL离心管分别取35mL的金纳米棒溶液，放到高速离心机中，以转速6700rpm离心一次，去除上清液，加去离子水至35mL，以转速7000rpm再离心一次，再次去除上清液，取出余液备用；

PEG溶液的配制：取200μL稀释前的金纳米棒溶液，根据摩尔浓度算出所含金棒的摩尔量，然后按照1:20000的比例算出所需PEG的摩尔量，再乘以5000g/mol得到PEG的重量，最后加入定量的去离子水配制浓度为10mg/mL的PEG水溶液；

PEG溶液的加入：把200μL金棒稀释到5mL，然后再加上配好的10mg/mL的PEG溶液，混合好了后加到透析袋里；

金纳米棒的透析包覆：将装有混合液的透析袋放入2L纯净的去离子水中，25℃条件下加热搅拌24h；

PEG包覆的金纳米棒溶液的离心提纯：将透析过的金纳米棒溶液倒回到离心管中，加入一定量的去离子水，放置到高速离心机，分别用7000rpm、7500rpm及8000rpm连续离心提纯三次，放到干净的玻璃瓶常温下保存备用，并用去离子水调节其浓度为0.4pmol/L。