[发明专利]一种圆偏振光探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种圆偏振光探测器及其制备方法和应用，属于有机半导体材料技术领域。本发明提供的圆偏振光探测器为顶栅底接触或顶栅顶接触的双层异质结结构的有机场效应晶体管；所述双层异质结包括手性活性层和半导体活性层；所述手性活性层的材料为具有圆二色性的、不具备场效应迁移率或具备场效应迁移率性质的拆分的手性材料；所述半导体活性层的材料为具有场效应迁移率性质的半导体材料。本发明的圆偏振光探测器可以不依赖于手性分子的场效应迁移率，利用手性分子对圆偏振光的特异性响应以及异质结中电荷传输的特性，达到对圆偏振光的检测。

技术领域

本发明涉及有机半导体材料技术领域，具体涉及的是一种圆偏振光探测器及其制备方法和应用。

背景技术

基于圆偏振光的手性光子学具有广泛的应用，例如圆偏振椭圆偏振成像、自旋信息的光学通信、基于量子的光学计算、信息处理、生物学和医学。圆偏振光的旋光度与分子的手性之间的相互作用表明了应用的可能性。现在已经可以通过圆偏振光的吸收或反射来检测分子或结构的螺旋性。将具有透射性质的手性分子应用于有机场效应晶体管也可以通过光电流检测圆偏振光。但是合成和制备具有用于检测偏振光的传输性质的手性分子是非常困难的。因此，设计一种不依赖于手性分子的场效应迁移率的基于晶体管的圆偏振光探测器是非常迫切的。

发明内容

本发明提供了一种圆偏振光探测器及其制备方法和应用，该探测器不依赖于手性分子的场效应迁移率，利用手性分子对圆偏振光的特异性响应以及异质结中电荷传输的特性，达到对圆偏振光的检测。

本发明首先提供了一种圆偏振光探测器，其为顶栅底接触或顶栅顶接触的双层异质结结构的有机场效应晶体管；

所述双层异质结包括手性活性层和半导体活性层；

所述手性活性层的材料为具有圆二色性的、不具备场效应迁移率或具备场效应迁移率性质的拆分的手性材料；

所述半导体活性层的材料为具有场效应迁移率性质的半导体材料。

具体的，所述圆偏振光探测器包括衬底，以及依次设于衬底上的源漏电极、手性活性层、半导体活性层、绝缘层和栅极。

上述的圆偏振光探测器中，制备所述手性活性层的材料为如下任意一种：手性小分子材料、手性聚合物材料、自组装手性超分子材料和手性液晶材料；

具体的，所述手性小分子材料为基于手性螺烯及多重螺烯衍生物、手性酒石酸衍生物或手性环己二胺衍生物。

更为具体的，制备所述手性活性层的材料为如下任意一种：氮杂苝酰亚胺三聚体(NTPH-P)、1-氮杂[6]螺烯(1-aza[6]helicene)和螺环稠合三萘嵌二苯二聚体(SDT)。

制备所述半导体活性层的材料为如下任意一种：稠环芳烃及其衍生物、硫族杂环寡聚物、噻吩-芳环共聚寡聚物、硫族稠环及其衍生物、四硫富瓦烯类衍生物、含氮共轭大分子环、含氟化合物、含酸酐基团化合物、含酰亚胺基团化合物、含氰基化合物、富勒烯及其衍生物、共轭高分子材料、给体-受体共聚物、无定形聚合物半导体材料、梯形聚合物、非梯形聚合物和基于苝酰亚胺聚合物。

具体的，所述稠环芳烃及其衍生物包括但不限于并五苯、红荧烯、2，6-二苯基蒽(DPA)或2，6-二苯基乙烯基取代蒽(DPVAnt)；

所述噻吩-芳环共聚寡聚物包括但不限于α-四噻吩(α-4T))；

所述硫族稠环及其衍生物包括但不限于2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩(C8-BTBT))；

所述四硫富瓦烯类衍生物包括但不限于四硫富瓦烯(TTF)；

所含氮共轭大分子环包括但不限于酞菁铜(CuPc)；

所述含氟化合物包括但不限于全氟代并五苯或全氟代酞菁铜；