[发明专利]基于有机晶态异质结的紫外光晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于有机晶态异质结的紫外光晶体管及其制备方法，紫外光晶体管包括自上而下依次设置的基底、绝缘层、模板层、晶态有机异质结光敏层以及源漏电极，模板层为七联苯，晶态有机异质结光敏层包括p型有机半导体光敏层和n型有机半导体光敏层，p型有机半导体光敏层和n型有机半导体光敏层依次沉积在模板层上。本发明基于有机晶态异质结的紫外光晶体管通过引入晶态有机异质结，晶态有机异质结高效的载流子输运对光的协同吸收效应以及异质结界面效应对激子分离的促进作用，使得器件的光电学性能有了显著的影响，而且制备方法简单快速，具有普适性，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及紫外光晶体管技术领域，尤其是指一种基于有机晶态异质结的紫外光晶体管及其制备方法。

背景技术

紫外光晶体管是一种可探测入射光并且可将光信号转变为电信号的电子器件，其在工业、军事、生物和环境等领域有许多重要的应用，如导弹预警和跟踪、天文观测、火灾预警、空气污染监测、生物医药等。

基于无机半导体的紫外光探测器发展较早且较为成熟，其用于吸收紫外辐射的宽禁带半导体材料包括Ⅲ族氮化物(GaN等)、金属氧化物(ZnO、MgZnO等)、SiC、钻石等。其特点有载流子迁移率高、击穿电压高、热稳定性好等，其光响应度能达到100-200mA W^-1。并且，Ⅲ族氮化物材料体系包含GaN、Al N、I nN和对应的三元、四元化合物，被认为是制作光电器件的最佳材料。Ⅲ族氮化物是直接带隙材料，通过改变化合物中Ⅲ族元素的摩尔比，其带隙从0.7eV(I nN)、3.4eV(GaN)至6.2eV(Al N)可调，对应的截止波长为1800至200nm，这就实现了大范围可调的带隙，并且其还具有耐击穿、耐高温、耐辐射和响应度高等许多优点。

目前，基于半导体硅(S i)的光探测相关技术较为成熟，但应用于紫外探测时面临许多局限，这主要是由于S i的带隙仅有1.1eV，低能量的光子会干扰器件对紫外光的探测，需要用高成本的滤光片和荧光粉来过滤可见、红外光。而基于GaN等无机半导体制备的紫外光探测器虽然具有迁移率高、热稳定性好、击穿电压高和响应度高等优点，但器件制备过程复杂且高成本，难以实现柔性制备，并且材料的选择较有限。

有机材料与无机材料相比具有极多的优势，比如可修饰的化学结构、具有良好的光电学特性和可大面积柔性加工等，因此利用有机材料制备出高性能的紫外光晶体管已经成为了一个重要的研究课题。目前，基于有机单晶的紫外光晶体管可获得超高的响应度和探测率，但由于对有机单晶的精准制备较难把握使得有机单晶很难实现大面积批量生产。相比较于单晶器件，基于有机薄膜的紫外光晶体管虽可以克服单晶器件的缺点，但其薄膜结晶质量较难控制，使得器件性能难以提高到较高水平。因此，如何实现基于有机薄膜的高性能紫外光晶体管依然是极具挑战性的。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中基于有机半导体薄膜的紫外光晶体管性能低的缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于有机晶态异质结的紫外光晶体管，包括自上而下依次设置的基底、绝缘层、模板层、高晶态有机异质结光敏层以及源漏电极，所述模板层为七联苯，所述晶态有机异质结光敏层包括p型有机半导体光敏层和n型有机半导体光敏层，所述p型有机半导体光敏层和n型有机半导体光敏层依次沉积在所述模板层上。

在本发明的一个实施例中，所述p型有机半导体光敏层和n型有机半导体光敏层的材质为红荧烯、并五苯、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(T I PS-pentacene)、全氟酞菁铜、酞菁氧钒或酞菁铅、富勒烯、N,N'-二正辛烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺。

在本发明的一个实施例中，所述晶态有机异质结光敏层的厚度为5-100nm。

在本发明的一个实施例中，所述源漏电极为选自金电极、银电极、铬电极和铝电极中的一种或两种。

此外，本发明还提供了一种上述所述的基于有机晶态异质结的紫外光晶体管的制备方法，包括以下步骤：