[发明专利]一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器，包括从下到上依次设置的衬底，导电阴极，电子传输层，光活性层，空穴传输层和金属阳极，所述光活性层由电子给体材料和电子受体材料混配后经旋涂加热工艺制成，本发明还公开了该光电探测器的制备方法。本发明通过在旋涂仪转台周围放置加热片，可以中和由于转台高速旋转产生的冷气流和环境的影响，使得器件的成膜质量大大提升，这也能够降低活性层表面的粗糙度，形成的薄膜更均匀，容易大面积的生产，优化了电子传输层和活性层之间的接触，最终提升器件的总体性能。

技术领域

本发明涉及有机半导体薄膜光电探测器技术领域，尤其涉及一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器及其制备方法。

背景技术

有机光电探测器是利用具有光电效应的材料制成的能够实现光电转换的传感器。传统的光探测器是用无机半导体材料制成，其制作工艺复杂，成本高，且不适于做大面积器件。由于有机材料具有高效的光敏感，质轻，价廉，加工性能优异等特点，更易制备小体积，低功耗，低成本的探测器件，能够弥补了无机光探测器中普遍存在的设备昂贵、工艺复杂等缺陷。种类繁多的有机半导体材料也为有机光探测器件的发展和创新提供了很大的可选择性，根据需要合成出具有相应光电特性的新材料。因此有机光探测器将具有更大的研究空间和商业价值，比如在天文学，环境监测，分光和医学检测仪器等。

在反型器件中，旋涂活性层时使用P3HT:IEICO-4F作为活性层，再溶剂退火来形成活性层薄膜。但是旋涂活性层溶液的过程中，由于受到天气原因、转速的影响，使得薄膜在相对温度和湿度较大的环境中成膜质量很差，表面形貌粗糙度高。这不仅仅会影响活性层内部的载流子传输和分离，也会使得电子传输层和活性层之间拥有较大的界面接触电阻，这将降低电子传输层的电子传输能力。因此，研究如何运用一种优化的旋涂工艺来制备高质量的、均匀的活性层薄膜，是目前有机光电探测器领域研究的重点及难点之一。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器及其制备方法，能够降低由于转台高速旋转产生的冷气流和周围湿冷空气的影响，使形成的活性层薄膜更加平整，从而减小活性层的缺陷，提高了器件性能，同时解决了活性层通过旋涂成膜良品率低的问题，进而提高了器件的整体良品率。

本发明采用的技术方案如下：

为实现上述目的，本发明提供一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器，包括光活性层，所述光活性层由电子给体材料和电子受体材料混配后经旋涂加热工艺制成；

优选地，所述电子给体材料为P3HT，电子受体材料为IEICO-4F。

优选地，所述P3HT和IEICO-4F混合溶液的浓度为30mg/mL，P3HT和IEICO-4F的质量比为1：1。

优选地，所述光活性层的厚度为50～300nm。

优选地，所述的光电探测器包括从下到上依次设置的衬底，导电阴极，电子传输层，光活性层，空穴传输层和金属阳极。

优选地，所述衬底采用透明聚合物材料制得，所述透明聚合物材料采用聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂和聚丙烯酸的一种或多种；所述导电阴极的材料为ITO；所述电子传输层材料为ZnO溶胶凝胶溶液，厚度为30nm；所述空穴传输层材料为MoO₃，厚度为15nm；所述金属阳极材料为Ag、Al和Au中的一种或多种，厚度为100nm。

优选地，所述ZnO溶胶凝胶溶液由醋酸锌和乙醇胺组成，所述醋酸锌的重量占60％～80％，余量为乙醇胺。

本发明还提供一种基于旋涂加热工艺的有机光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

(1)对由衬底和导电阴极组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；