[发明专利]基于Cu(I)配合物的可见盲区有机紫外光探测器件

说明书

技术领域

本发明属于有机光伏材料和器件领域，具体的说涉及采用两种具有较高的电子传输性能的Cu(I)配合物磷光材料作为电子受体成分的可见盲区的有机紫外光探测器件。

背景技术

紫外光探测器是利用入射的光子流与探测材料中的电子之间直接相互作用，从而改变电子能量状态的光子效应来制作的一类对紫外光敏感而对可见光不响应的有机光伏二极管。由于它在天文学、航空航天、化学/生物传感器、烟雾和火灾探测以及环境监测等领域的应用而备受关注。目前研究与应用较多的主要是基于ZnO、GaN、金刚石以及SiC等的无机紫外光探测器件。由于该类器件的制备工艺复杂、成本高，不适用于大面积应用，致使其应用前景受到很大限制。与其相对应的，基于有机化合物的紫外光探测器件制作成本低廉，基板可自由选择，且重量轻易于携带，因此具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。

2007年，印度Ray Debdutta研究小组报道了以TPD为电子给体、Alq₃为电子受体的有机紫外光探测器件(OUV-PD)，在1.4 mW/cm²的360 nm紫外光的照射及反向偏压为-15 V的作用下，光电流响应值较低为30 mA/W。我们考虑这主要归因于作为受体的Alq₃具有较强的发光，以及TPD/Alq₃的HOMO、LUMO能级不匹配所致。2008年9月，中科院长春光机所的苏子生等人以m-MTDATA为电子给体、 Gaq₃为电子受体制备了OUV-PD，在1.2 mW/cm²、365 nm 紫外光的照射及反向偏压为-8 V的作用下，光电流响应值为338 mA/W；同年10月，浙江大学Hai-Guo Li等人利用溶液加工工艺，制备了PFH聚合物中掺杂ZnO纳米粒子为电子受体的OUV-PD，该器件具有较快的响应速度，但光电流响应有待进一步改进。尤其值得关注的是，上述两个器件由于光电流响应覆盖了部分可见蓝区，进而影响了对紫外光探测的精度。2009年，中科院长春光机所李文连课题组报道了以m-MTDATA为电子给体、TPBi为电子受体的OUV-PD，在功率为0.426 mW/cm²的365 nm紫外光的照射及反向偏压为-4 V的作用下，光电流响应值为135 mA/W，之所以该探测器件的效果不很理想，主要是由于器件存在较强的基激复合物发射。同年年末，该课题组报道了以m-MTDATA为电子给体、TPBi为电子受体的双波长OUV-PD，该器件在1.0 mW/cm²的365和330 nm紫外光的照射下，光电流响应值分别为75.2和22.5 mA/W。2010年，吉林师范大学车广波课题组以m-MTDATA为电子给体、BAlq为电子受体制备了OUV-PD，在0.691 mW/cm²的365 nm紫外光的照射及反向偏压为-14 V的作用下，光电流响应值为248 mA/W。

通过分析以上研究成果，可以看出目前所应用的电子受体材料均为荧光或者聚合物材料，这就大大限制了有机紫外光探测器件的性能。这是因为激子的扩散长度是决定光伏器件能量转换效率的重要因素。Cu(I)配合物磷光材料具有较长的磷光寿命，因此具有较长的激子扩散长度。2010年初我们开展了基于Cu(I)配合物的OUV-PD的初步研究，以CuBB为电子受体的器件，用光强为0.691 mW/cm²的中心波长为365 nm的UV灯照射，在-10 V的反向偏压下得到的光电流响应值为251 mA/W。本申请中所涉及的两种Cu(I)配合物磷光材料具有较高的电子传输性能，合成简单，与芳胺类衍生物，如：MTDATA、m-MTDATA、2T-NATA或者1T-NATA及其它们的衍生物等电子给体材料有效组合，能够制备出高效的OUV-PD。

发明内容

为了解决背景技术中无机紫外光探测器件的制备工艺复杂、成本高、不适用于大面积应用，以及已报道的OUV-PD的电子受体材料选择较为单一等问题，本发明的目的旨在把两种Cu(I)配合物磷光材料应用于可见盲区的OUV-PD中，作为电子受体成分，其合成方法简单，器件易于制备。