[发明专利]一种光电二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种光电二极管，包括导电基板或者衬底，阴极层、阳极层、N型ZnO形成层和有机光活化层，其特征在于，所述N型ZnO形成层包括ZnO种子层和ZnO竖直排列纳米线阵列，所述阴极层设置在导电基板或衬底表面，所述ZnO种子层设置在阴极层表面，ZnO竖直排列纳米线阵列层位于ZnO种子层上，有机光活化层位于ZnO纳米线阵列层和阳极层之间，有机光活化层为P型有机光活化层，包括有机小分子p型半导体材料或高分子聚合物p型半导体材料。

2.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述有机小分子p型半导体材料包括酞菁类、并苯类或噻吩类芴类材料，其中酞菁类有机小分子P型半导体材料包括酞菁铜、酞菁锌、酞菁铁或亚酞氰配合物，并苯类有机小分子P型半导体材料包括并四苯、并五苯及其衍生物，噻吩类材料包括直线型和树枝状的噻吩化合物，芴类材料包括直线型和和树枝状的芴类小分子。

3.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述高分子聚合物p型半导体材料包括咔唑类聚合物、噻吩类聚合物或对苯类聚合物；所述咔唑类聚合物是聚乙烯咔唑；所述噻吩类聚合物是聚3-乙基噻吩及其衍生物；所述对苯类聚合物是PPVs及其衍生物。

4.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述ZnO种子层，其厚度在20～100nm之间，在可见光区具有85％以上的光学透过率；所述ZnO竖直排列纳米线层，纳米线的直径在30～100nm之间，纳米线长度在0.1～1μm之间，在可见光区具有80％以上的光学透过率。

5.一种光电二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①清洗衬底或导电基板并干燥处理；

②将衬底或导电基板传送至真空蒸镀室或者溅射室中进行阴极层的制备；

③将制备好阴极层的衬底或导电基板移入真空室，进行等离子预相关处理；

④将一定质量ZnO纳米颗粒分散在有机溶剂中，形成浓度在10～20mg/mL范围的稳定分散溶液，旋涂在阴极层上，然后在200℃下退火20分钟，ZnO种子层牢固粘结在阴极层上；

⑤称量一定量的六水硝酸锌和六次甲基四铵，混合溶于去离子水中，形成溶液，六水硝酸锌和六次甲基四铵溶液的摩尔浓度都在0.001～0.05mol/L范围之间，将上述步骤④制备好的基片插入溶液中，涂覆有ZnO种子层的表面朝下，然后进行化学反应，反应温度在90～95℃范围，反应过程中，溶液pH值通过滴加氨水调节在6.0左右，反应时间在1.5～3小时范围，反应结束后，从溶液中取出基片，用去离子水清洗几遍，然后在空气中晾干或者在50～60℃空气下烘干；

⑥将高分子聚合物p型半导体材料或有机小分子p型半导体材料利用溶剂配成溶液，采用浸涂或者喷涂或者旋涂方法将配好的溶液填入ZnO竖直排列纳米线之间的空隙和纳米线上，然后在120℃，真空或者氮气保护气体条件下退火30分钟蒸发掉溶剂；

⑦高分子聚合物p型半导体材料或有机小分子p型半导体材料进行涂覆后，将基片置入高真空度的蒸发室中进行阳极层的制备；

⑧将做好的器件传送到手套箱中进行封装，手套箱为惰性气体氛围；

⑨测试器件的光电性能及其相关参数。

6.根据权利要求5所述的光电二极管的制备方法，其特征在于，步骤④中有机溶剂采用三氯甲烷或氯苯。

7.根据权利要求5所述的光电二极管的制备方法，其特征在于，步骤⑥中溶剂采用三氯甲烷、二甲苯、氯苯或者二氯苯。

8.根据权利要求5所述的光电二极管的制备方法，其特征在于，其中步骤④的ZnO种子层旋涂方法替换为物理方法制备或者直接采用二水醋酸锌热分解法；步骤⑤制备ZnO竖直排列纳米线阵列层的制备方法替换为气相沉积方法；步骤⑥浸涂或者喷涂或者旋涂法根据所采用有机材料的不同，替换为真空蒸镀方法。