[发明专利]一种有机光电晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种有机光电晶体管，属半导体材料技术领域，依次包括硅基底层、金电极和金属锌钛菁纳米晶活性层；所述金属锌钛菁纳米晶活性层覆盖在所述金电极及所述金电极之间的区域之上。本发明提供的晶体管中的金属锌钛菁纳米晶活性层具有优异的近红外光谱吸收特性，从而提高了光敏晶体管对近红外光谱的响应性能；本发明采用超声技术制备了金属酞菁纳米晶，其晶体缺陷密度低，有效降低了空气中的O₂、H₂O、CO₂等分子在光敏晶体管活性层中的吸附，有利于提高器件在大气环境中的稳定性；同时具有优异的场效应载流子迁移率，从而有效提高了光敏晶体管的光响应度。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，特别涉及一种有机光电晶体管及其制备方法。

背景技术

光电探测器（Photodetector）是一种能将光信号直接转换为电信号的器件，是光控开关、光触发放大、光探测电路等领域中的重要电子元器件，应用领域主要包括：图像传感技术、夜间监视、夜视技术、环境监测、远程控制、化学/生物传感技术、光谱和医学设备等。目前，商业化的光电探测器主要使用晶体硅和硅-锗异质结或三五族半导体合金块体材料，可分别实现可见光-近红外光波段（λ 1100 nm）和红外光波段（λ 1100 nm）的光检测。但是，这些光电探测器往往需要较厚的材料以实现较大的光电响应，而且具有易碎、价格昂贵、制备条件苛刻等诸多缺点，这极大地限制了其在柔性、透明、可拉伸、可弯曲器件领域的应用。

相比无机半导体，有机半导体的特性使得大面积及柔性光电系统的低温制备成为可能。如今，光探测已成为有机半导体材料的重大应用之一。 相比无机型光电探测器，有机型光电探测器（Organic Photodetector）能够满足下一代光电子器件在轻量化设计、易于携带、优异的移植性、大面积兼容性、更高的可扩展性以及低制备成本等方面的需求，因而在未来光电子器件领域具有十分重要的应用前景。随着电子工业产品朝轻薄化、柔性化和智能化方向发展，特别是印刷电子和可穿戴电子的快速发展，具有轻薄、柔性、可大面积制备的高性能有机型光电探测器将具有广阔的表现舞台。

根据器件结构，有机光电探测器主要可分为有机光电晶体管（OrganicPhototransistor，OPT）、有机光电二极管（Organic Photodiode，OPD）和有机光电导体（Organic Photoconductor，OPC）三大类。相比有机光电二极管（OPD）和有机光电导体（OPC），有机光电晶体管（OPT）将高灵敏度、低噪声、集光探测功能和信号放大功能于一身、更方便于电路集成等诸多优点，更具应用前景。尽管国内外在该领域研究已取得了一定进展，但问题依然突出，问题之一为器件光谱响应范围窄，以紫外、可见光为主，红外区域则较少涉及。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种有机光电晶体管及其制备方法，本发明提供的有机光电晶体管对近红外光谱具有较高的响应性能。

本发明提供了一种有机光电晶体管，依次包括硅基底层、金电极和金属锌酞菁纳米晶活性层；所述金属锌酞菁纳米晶活性层覆盖在所述金电极及所述金电极之间的区域之上。

优选地，所述硅基底层的厚度为300~800μm。

优选地，所述硅基底层包括硅衬底层和二氧化硅绝缘层，所述二氧化硅绝缘层与金电极接触。

优选地，所述硅衬底层和二氧化硅绝缘层的厚度比为1000：1~2665：1。

优选地，所述金电极的厚度为50~150nm。

优选地，所述金属锌酞菁为α位八甲基取代锌酞菁、α位四甲基取代锌酞菁、β位八甲基取代锌酞菁或β位四甲基取代锌酞菁。

优选地，所述金属锌酞菁纳米晶活性层的厚度为20~100nm，所述厚度从SiO₂绝缘层起算。