[发明专利]基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器及其制备方法

说明书

本发明属于有机光电倍增探测器技术领域，公开了一种基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器及其制备方法，探测器包括依次设置的阳极层、阳极修饰层、活性层和阴极层，其中，活性层为材料为掺杂ZnO纳米颗粒的聚3‑己基噻吩:苯基‑C₇₀‑丁酸甲酯材料，即P3HT:PC₇₀BM:ZnO NPs。本发明将可作为电子陷阱的无机ZnO纳米颗粒掺入含有电子受体有机光电倍增探测器的活性层溶液中，组成双电子陷阱，在增加电子陷阱的同时，巧妙的克服了掺入无机ZnO纳米颗粒溶液与原有P3HT:PC₇₀BM溶液不互溶的缺点，实现了双电子陷阱辅助的高性能有机光电倍增探测器，提升了器件的性能。

技术领域

本发明属于有机光电倍增探测器技术领域，具体涉及一种基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器及其制备方法。

背景技术

有机光电倍增探测器近年来得到广泛关注。基于陷阱辅助的载流子从外电路隧穿注入，可以实现有机光电倍增探测器的外量子效率远大于100%。但是，目前在有机光电倍增探测器的研究中，活性层均采用单一陷阱，这在一定程度上限制了陷阱俘获光生载流子的数量，影响相反载流子从外电路的注入量。有研究表明活性层中利用少量的单一受体PC₇₀BM作为单一电子陷阱，或掺杂一定量的无机ZnO 纳米颗粒 (ZnOnanoparticles, ZnONPs) 作为单一电子陷阱可实现光电倍增效应，但在实际研究中发现，上述单一的陷阱类型由于其可产生陷阱数量有限，制约了器件性能的进一步提升。

因此，探寻一种新的活性层应用于有机光电倍增探测器中，增强载流子从外电路的注入，提升有机光电倍增探测器的性能是本领域当前最为紧要的任务。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器及其制备方法，以进一步提高有机光电倍增探测器的外量子效率EQE和响应率R。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器，包括依次设置的阳极层、阳极修饰层、活性层和阴极层，活性层为材料为掺杂ZnO纳米颗粒的聚3 -己基噻吩:苯基-C₇₀-丁酸甲酯材料，即P3HT:PC₇₀BM:ZnONPs。

活性层的质量比为：聚3-己基噻吩：苯基-C₇₀-丁酸甲酯材料：ZnO纳米颗粒=100:1:1~20。

活性层的质量比为：聚3-己基噻吩：苯基-C₇₀-丁酸甲酯材料：ZnO纳米颗粒=100:1:10~20。

所述阳极层为制备在玻璃衬底上的ITO透明电极，阳极修饰层为PEDOT:PSS层，阴极层为铝、银或者金膜。

所述活性层的厚度为270 ± 5nm，阳极修饰层的厚度为25±0.2 nm，阴极层的厚度为100 ± 20 nm。

本发明还提供了一种基于双电子陷阱辅助的有机光电倍增探测器的制备方法，包括以下几个步骤：

S1、对ITO导电玻璃片进行清洗；

S2、阳极修饰层旋涂：取阳极修饰层溶液滴加在清洗后的ITO导电玻璃片表面，在ITO导电玻璃片表面旋涂阳极修饰层；

S3、活性层的旋涂：在阳极修饰层表面旋涂活性层；

S4、通过蒸镀法制备阴极层。

所述活性层溶液的制备方法为：