[发明专利]一种具有短波红外响应的宽光谱有机光电探测器

说明书

本发明的目的在于提供一种具有短波红外响应的宽光谱有机光电探测器，属于有机光电探测器技术领域。该光电探测器创新性地采用新型光敏层材料，实现了从0.3μm到1.4μm的宽光谱响应，且在短波红外波段的比探测率可达10¹²Jones；同时，器件的结构和制备工艺简单，工作电压小，可应用于大面积器件，成本低，应用范围广。

技术领域

本发明属于有机光电探测器技术领域，具体涉及一种具有短波红外响应的宽光谱有机光电探测器。

背景技术

光电探测器是可将光信号转换为电信号的一类器件，在军事、工业、医疗、航空航天等领域均有诸多应用。目前光电探测器的响应波段为紫外、可见、短波红外、中波红外和长波红外。其中，短波红外(SWIR)光及其它红外光不能被人眼直接观测，夜晚天空辐射发出的光几乎都处于短波红外波段。由于波段接近于可见光波段，短波红外与可见光类似，可被物体反射或吸收，所成图像的分辨率和细节可与可见光成像相媲美；同时相比可见光，短波红外光具有更长的波长，可以更好地穿透雾、烟、霾等障碍物。因此近年来，短波红外光被应用在夜视成像、火情预警、驾驶视觉增强、防伪安检、芯片检测、工业测温、果蔬内部损伤检测等诸多领域，对工业转型升级与经济建设发展有重要意义。因此，若光电探测器能够在短波红外波段响应，则具有更广泛的应用价值。

有机光电探测器具有可溶液加工、机械柔性好、适合大面积加工和低成本等优势，此外，有机光敏材料吸收光谱可调的优势使其更易实现宽波段的探测。因此，有机光电探测器是未来发展的新方向。国内外对有机光电探测器的研究进展异常迅速，器件的性能取得了很大的突破，器件的比探测率可达10¹²-10¹⁴Jones。然而，由于有机光敏材料吸收波段的限制，这类高性能器件的响应波段通常集中在可见光波段，对近红外波段的探测很少超过1.0μm(Chem.Mater.2019,31,6359-6379)。随着有机窄带隙光敏材料的发展，采用这类材料作为光敏层材料的器件可以实现对近红外光的探测。近年来，国内外开始出现探测波段大于1.0μm的有机光电探测器，但其器件性能有限，比探测率仅为10¹⁰-10¹¹Jones，无法满足实际的应用需求(Mater.Today 2021,51,475)。因此研制对短波红外具有高响应的宽光谱有机光电探测器仍具有很大挑战。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有短波红外响应的宽光谱有机光电探测器。该光电探测器创新性地采用新型光敏层材料，实现了从0.3μm到1.4μm的宽光谱响应，且在短波红外波段的比探测率可达10¹²Jones；同时，器件的结构和制备工艺简单，工作电压小，可应用于大面积器件，成本低，应用范围广。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有短波红外响应的宽光谱有机光电探测器，从下至上依次为透明基底、透明电极、第一修饰层、光敏层、第二修饰层以及顶电极；其中光敏层由包含有机给体材料和有机小分子受体材料TQxx(DTC-2FIC)₂的混合物制备而成，厚度为50-2000nm。

进一步地，所述有机小分子受体材料TQxx(DTC-2FIC)₂选自下列结构的任意一种，具体名称分别为TQme(DTC-2FIC)₂、TQ_MP(DTC-2FIC)₂、TQ_PP(DTC-2FIC)₂，结构式如下式所示：

进一步地，有机给体材料优选为P3HT、PTB7-Th、PBDB-T或PM6。

进一步地，所述光敏层按照以下步骤制备得到：