[发明专利]光探测器件及光探测器

说明书

本发明提供了一种光探测器件及光探测器。该光探测器件包含铟锡氧化物阳极层、光活性层、界面层以及金属阴极层；其中所述光活性层位于所述铟锡氧化物阳极层的上层，所述光活性层由包含电子给体材料和电子受体材料的混合物形成；所述界面层位于所述光活性层的上层，所述金属阴极层位于所述界面层的上层。本发明还提供了一种包含该光探测器件的光探测器。本发明提供的光探测器器件以及光探测器，能够提高高分子光探测器的探测率。

技术领域

本发明涉及有机半导体材料领域，涉及一种光探测器件以及光探测器，具有涉及一种基于3,4-乙撑二氧噻吩(3-4-ethylenedioxythiophene：EDOT)侧链修饰的给体-受体型高分子形成的光活性层，来实现高灵敏度高分子光探测器检测的一种简单器件结构。

背景技术

作为一类可将所检测到的光转换成电信号的半导体器件，光电探测器在许多领域具有重要的应用，如图像传感、数据通信、远程控制、环境监测等。而共轭高分子作为一类新型半导体材料，由于其具有成本低、可以溶液加工、柔性和半透明性的优势，引起了学术界和工业界的广泛关注。而高分子光探测器中存在的暗电流会影响其检测的灵敏度，在降低暗电流的策略中采取的多重界面层修饰，又往往不可避免地导致器件结构复杂，影响了其使用。

因此，寻找可实现高灵敏度高分子光探测器同时兼具有简单的器件结构具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光探测器件以及光探测器。

本发明是基于发明人的如下研究所发现的：在光探测器件中，正装器件结构(ITO/阳极界面层/光活性层/阴极界面层/阴极)为光探测器常用的器件结构之一。通常，这种正装结构会采用聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)修饰ITO阳极与光活性层之间的界面，以改善ITO衬底表面粗糙度、调节功函数等，进而可以改善成膜质量并匹配光活性层中的电子给体的能级。然而在室温大气环境下，PEDOT:PPS中PSS的强酸性在空气中吸水后容易腐蚀ITO，加速电极老化，降低器件寿命。同时PEDOT:PSS作为界面层，在高分子光探测器中难以有效抑制电子注入，导致高的漏电流。结果，需要多重界面层修饰以降低器件暗电流或噪声。为解决PEDOT:PSS存在的问题，尝试采用倒装结构以及更换不同的阳极修饰层或采用多重界面的方法，都不可避免地导致器件结构复杂，不利于实际应用。

在高分子光探测器中，其光活性层主要是基于本体异质结结构。这种本体异质结包含了电子给体与电子受体材料，彼此之间形成互穿网络结构，有利于电荷转移、分离和传输。而EDOT侧链修饰的高分子大大降低了光电探测器件的暗电流，并且提高了光电探测率。

为此，本发明提供了一种简单的光探测器的器件结构，用于提高高分子光探测器的探测率。

具体而言，本发明提供了如下技术方案：

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种光探测器件，包括：铟锡氧化物阳极层、光活性层、界面层以及金属阴极层；其中所述光活性层位于所述铟锡氧化物阳极层的上层，所述光活性层由包含电子给体材料和电子受体材料的混合物形成；所述界面层位于所述光活性层的上层，所述金属阴极层位于所述界面层的上层。本发明提供的光探测器件，在光活性层与铟锡氧化物阳极层之间没有PEDOT:PSS修饰，能够大大降低光探测器件的暗电流，提高光电探测器的探测率。可以将该光探测器件应用到各种包含3,4-乙撑二氧噻吩环侧链修饰的给体-受体型高分子中，其光响应覆盖从UV到NIR。

根据本发明的实施例，以上所述光探测器件可以进一步包括如下技术特征：

在本发明的一些实施例中，在所述铟锡氧化物阳极层和所述光活性层之间，不存在界面修饰层。

在本发明的一些实施例中，在所述铟锡氧化物阳极层和所述光活性层之间不存在PEDOT:PSS形成的界面修饰层。