[发明专利]基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器及其制备方法

说明书

本发明提供基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器，涉及光电探测技术领域，包括自下而上依次设置的透明导电电极层、阳极修饰层、有机功能层、掺杂修饰层、金属电极层；包括以下步骤：对透明导电电极层进行清洗处理；将处理后的透明导电电极层进行紫外线氧化处理；在透明导电电极上旋涂一层阳极修饰层，退火备用；将有机给受体溶液旋涂于阳极修饰层上，形成有机功能层，退火备用；在有机功能层上旋涂或蒸镀一层掺杂修饰层，退火备用；在掺杂修饰层上蒸镀金属电极，真空环境下冷却得到有机倍增光电探测器；本发明中有机功能层对宽光谱范围的充分响应可以给掺杂修饰层中的电子陷阱提供大量的光生电子。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体而言，涉及基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是将光信号转换为电信号的器件，在导弹制导、图像传感、光通信和环境监测等方面有着广泛的应用，有机半导体材料因其合成方法简单、能级结构可自由设计、质量轻、成本低、易加工、环境友好、柔性可弯曲等优点，得到了广泛的关注。对于夜视仪、生物成像传感或远距离光通信等需要对微弱光信号进行探测的应用，要求光电探测器具有较高的灵敏度。通常提高灵敏度有提高EQE和降低暗电流两种方法。通过引入电子或空穴陷阱，在外加电场的作用下，光生电子或空穴向电极附近移动，在电极附近被电子或空穴陷阱捕获，从而窄化电极与活性层之间的肖特基势垒，通过隧穿效应实现空穴或电子的倍增注入，从而使器件的EQE达到100％以上。

目前广泛使用改变活性层给受体比例的方法实现EQE达到100％以上，这种方法的优势是缺少一种载流子传输通道而大幅减小暗电流，但是这种方法会影响小比例组分对光的吸收，如何在保证低暗电流的同时，使宽光谱范围内的EQE100％是有机倍增光电探测器研究的重点和难点。

发明内容

本发明提供了基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器及其制备方法，用以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器，包括自下而上依次设置的透明导电电极层、阳极修饰层、有机功能层、掺杂修饰层、金属电极层。

进一步地，透明导电电极层的厚度为2～150nm，透明导电电极层为包括但不限于ITO、FTO、AZO、Au、Ag、Al、银纳米线或导电高分子薄膜中的任一种。

进一步地，阳极修饰层的厚度为10～100nm，阳极修饰层为包括但不限于PEDOT:PSS、MoO₃、V₂O₅、WO₃、NiO中的任一种。

进一步地，有机功能层的厚度为100～400nm，有机功能层为包括但不限于P3HT:PC₇₁BM、PM6:Y6、P3HT:ITIC、PBDB-T-SF:IT-4F、P3HT:PTB7-Th:PC₇₁BM、PPBDTBT:ITIC:PC₇₁BM、C₆₀:CuPc中的任一种。

进一步地，掺杂修饰层的厚度为2～20nm，掺杂比例为1～15wt％，掺杂修饰层的原料组成为修饰层材料和电子陷阱材料的混合物，修饰层材料包括但不限于NaF、LiF、CsF、GO、BP、锑烯、TAPC、TPBi、BCP、Bphen、CBP、Alq₃、PDIN、PDINO、PEI、PEIE、PFN中的任一种，电子陷阱材料包括但不限于ZnO、CdTe、PbS、C₆₀、C₇₀中的任一种。

进一步地，金属电极层的厚度为15～150nm，金属电极层为包括但不限于Au、Ag、Al电极中的任一种。

基于修饰层掺杂的有机倍增光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：对透明导电电极层进行清洗处理；