[发明专利]一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法，涉及有机半导体薄膜光电探测器技术领域，包括从下到上依次设置的衬底、导电阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和金属阳极，所述电子传输层由向配好的ZnO前驱体溶液添加有机染料分子D149充分混合后，采用旋涂、丝网印刷、喷涂和刮涂等溶液加工工艺制备，所述混合溶液中前驱体(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和D149质量比为100：0.5～5；本发明通过在ZnO电子传输层中掺杂D149，混合层中的D149不仅可以优化电子传输层的表面形貌，减少接触界面处的缺陷，降低暗电流；还可以通过光诱导电荷转移，提高ZnO的电导率和电子迁移率以及优化器件之间能级匹配，最终提升器件的性能。

技术领域

本发明涉及有机半导体薄膜光电探测器技术领域，更具体的是涉及基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法。

背景技术

有机光电探测器是利用具有光电效应的有机半导体材料制成的能够实现光电转换的一类器件。传统的光探测器是用无机半导体材料制成，其制作工艺复杂，成本高，工作电压较高且通常需要制冷系统，不适于做柔性、大面积器件。由于有机材料具有较高的光吸收系数，质轻，价廉，加工性能优异且可室温工作等特点，更易制备小体积，低功耗，低成本的探测器件，能够弥补无机光探测器中普遍存在的设备昂贵、工艺复杂等缺点。种类繁多的有机半导体材料也为有机光探测器件的发展和创新提供了很大的可选择性，其次有机半导体材料剪裁性好，可根据需要合成出具有相应光电特性的新材料。因此有机光探测器在可穿戴电子设备、生物医疗、人工视觉、光通信网络、夜视等领域具有广泛应用。

比探测率(D*)是用来衡量有机光电探测器探测能力的重要参数，如何提高有机光电探测器的D*是本领域研究的重要问题，其中器件的光/暗电流对D*具有重要影响，因此可通过减小器件暗电流和增大光电流来提高D*。现有技术中已经发展出了在阴极与光活性层之间插入阴极界面层(又称电子传输层/空穴阻挡层)的结构以提高电子的迁移率，降低暗电流。

然而，现有技术中电子传输层的表面具有较多缺陷，电子传输层的表面不平整，导致电子传输层与光活性层之间拥有较大的界面接触电阻，增加了载流子的复合几率，降低了光电流密度和器件的电子迁移率，极大地影响了器件的探测性能。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有电子传输层的表面不平整，导致电子传输层与光活性层之间拥有较大的界面接触电阻，增加了载流子的复合几率，降低了光电流密度和器件的电子迁移率的技术问题，本发明提供一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法，能够使电子传输层的表面更加平整，同时优化器件能级排列，使电子更有效的传输，提高光电流并降低暗电流，以改善器件性能。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器，包括从下到上依次设置的衬底、导电阴极、电子传输层、光活性层、空穴传输层和金属阳极，所述电子传输层是向ZnO前驱体溶液中添加有机染料分子D149充分混合后，经由旋涂和热退火工艺形成的一层薄膜，所述混合溶液容中前驱体Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和D149的质量比是100：0.5～5。

优选地，所述电子传输层的厚度为30～35nm。

优选地，所述前驱体混合溶液中Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和D149的质量比是100：0.5。

优选地，所述衬底的材料为透明聚合物材料或者石英玻璃，其中透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂和聚丙烯酸中的一种或多种。

优选地，所述导电阴极的材料为ITO，导电阴极的厚度为185～300nm。