[实用新型]有机光电三极管

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种含有半导体有机材料的光电三极管。

背景技术：

利用无机半导体材料的光伏性质，可以制成太阳能电池、CCD图象传感器和光电传感器等。而近年来，有机薄膜三极管、有机发光二极管，以及有机二极管的研究，已从有机小分子半导体材料扩展到导电共扼高聚物，并把焦点集中在器件的物理机构和改善器件的性能以达到实用化水平上。如有机薄膜三极管集成电路、有机发光二极管显示面板等。有机小分子和高聚物的电气特性和器件的研究，现在统称为塑料电子学。

使用导电高聚物P3HT和C₆₀衍生物[6，6]PCBM^[1]制成结构为ITO/P3OT：PCBM/Al的有机光电二极管，全彩色数字图象传感器阵列，在400nm-700nm可见光波长范围内，通过分光偏光板，输出红、绿、兰三原色256级灰度光电流数据矩阵，实现数字图象传感器的功能。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种具有极高的电流增益，使光电流放大β倍，与有机光电二极管相比，具有极高光电信号转换能力，输出的光电流信号容易处理的光电三极管。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

有机光电三极管，其组成包括：铝蒸发膜构成的栅极，所述的铝蒸发膜栅极两侧具有有机半导体的酞菁铜薄膜，两者之间形成肖特基壁垒，源极和漏极采用与酞菁铜蒸发膜成欧姆性接触的金蒸发膜，

所述的有机光电三极管，所述的酞菁铜可采用镧系金属配合物的双核酞菁、稀土金属配位的三明治结构酞菁、16氟取代的酞菁锌。

所述的有机光电三极管，所述的上下二层酞菁铜薄膜膜厚度分别为60-80nm，120-140nm，最好70nm，130nm，半导电薄膜铝栅极厚度为17-22nm，最好20nm。

这个技术方案有以下有益效果：

1.利用有机遂穿三极管的大电流增益的优点，使用代表性有机半导体材料酞菁铜，以及光照射有机半导体材料/金属界面的肖特基接触时产生的光电流，驱动有机遂穿三极管，获得光电流倍增效应，实现光电信号转换。具有结构为ITO(emitte)/CuPc/Al(base)/CuPc/Au(collector)叠层结构的有机光电三极管，利用了有机遂穿三极管极高的电流增益，使光电流放大β倍，与有机光电二极管相比，具有更高光电信号转换能力。输出的光电流信号易与无机集成电路匹配，进行信号处理与图象还原。

2.首先分析半导体与金属接触CuPc/Al形成的肖特基壁垒、当光照射时光电流发生的机理。如图2所示。

a由金属激励起的电子越过肖特基壁垒流向半导体侧的耗尽层，但与以下二个成分相比很小可忽略。

b在肖特基内耗尽层由于光吸收而励起的电子空穴激子对e-/h+在耗尽层内部电场作用下分离并向相反方向移动产生与肖特基壁垒的扩散电位相抗衡的光生电压。

c半导体内部由于光吸收而励起的载流子向耗尽层漂移。

在暗状态下三极管的工作电流I_ec为：I_ec＝βI_b+l_ceo    (1)

I_ceo是基极开路时，发射极-集电极间反向饱和电流。对于有机光电三极管，光照射产生的光电流主要是耗尽层内部电场作用下产生的.光线照射到集电极一侧，当光能大于CuPc/Al肖特基势垒能hv＞φ_D时，产生光电流I_L。

对于ITO(emitte)/CuPc/Al(base)/CuPc/Au(collector)结构的光电三极管，耗尽层内产生的电子-空穴激子对在基极区域内部电场作用下分离，电子向基极区域流动、空穴向集电极流动，形成的光电流IL成为基极电流的一部分，光照射时，基极电流变为：Ib=Ibdark+IL]]>(2)

光电流的注入，使基极区域的壁垒高度降Δφ，发射极越过基极注入到集电极的电流增加I_L(1+β)，忽略I_ceo^bark成分，从而式(1)改写成：