[发明专利]一种基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器及其制备方法，属于光电器件技术领域。本发明在活性层中引入有机高分子聚合物弹性体材料，通过将有机高分子聚合物与体异质结材料组合，实现了器件高灵敏度与柔性特性的均衡；有机高分子聚合物弹性体材料的引入实现器件活性层整体的弹性模量的可调控，有效提升了器件的柔性特性；有机高分子聚合物弹性体材料的引入在对器件响应电流造成较小的影响的同时极大的降低的器件的暗电流，使得器件在以灵敏度与信噪比为代表的电学性能指标上得到了极大的提升，弥补了部分有机体异质结体系在X射线探测器领域的响应缺陷。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器及其制备方法。

背景技术

直接型X射线探测器的工作原理是活性层将穿过被测物体的X射线直接转化为电信号，接着使用计算机控制薄膜晶体管像素阵列中电容器的开关收集电信号，将电信号转化为图像，图像中像素点的颜色深浅由产生电信号的强度决定。由于被测物体对X射线的吸收程度不同，因此穿过被测物体的X射线剂量率能够反映物体的形状，活性层的作用是将这些不同剂量率的X射线转化为不同强度的电信号，通过像素点的颜色深浅描述物体的形状。

直接型X射线探测器的核心部分是活性层薄膜，它承担着载流子的产生与运输的作用，是X射线探测器最为重要的组成部分。有机材料在光电探测领域具备相当可观的应用前景，以P型材料与N型材料组合而成的体异质结体系是上述材料的典型。但受到材料对X射线吸收衰减能力的限制，该类材料薄膜为基础的制备的探测器光电转换性能不佳，较高厚度活性层制备又往往局限于刚性探测器的应用，柔性性能不佳。

要实现高性能的有机直接型X射线柔性探测器，就必须综合考虑活性层的高转化效率和器件的柔性高可靠制造。市面现存有机X射线探测器又多利用刚性薄膜制备，器件的柔性性能较差。且有机材料活性层厚度的增大会导致探测器的暗电流(背景噪声)增大，器件的电荷传输能力下降，难以实现高性能探测器的制备。综上，现有探测器的灵敏度与柔性特性无法均衡，难免存在顾此失彼的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器及其制备方法。本发明提供的基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器实现了器件高灵敏度与柔性特性的均衡。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器的制备方法，包括以下步骤：

提供活性层前驱体溶液；所述活性层前驱体溶液的组成包括溶质和溶剂，所述溶质包括P型半导体、N型半导体和有机高分子聚合物；

对底电极进行臭氧和紫外处理，得到预处理底电极；

在所述预处理底电极表面涂覆空穴传输层材料，进行第一退火，获得空穴传输层；

在所述空穴传输层表面四周施加耐高温胶带，构建物理围栏，在所述物理围栏内滴注所述活性层前驱体溶液，进行第二退火，第二退火后去除耐高温胶带，进行真空处理，获得活性层；

在所述活性层表面依次制备电子传输层和顶电极，得到基于弹性体和体异质结共混体系的有机直接型X射线柔性探测器。

优选的，所述P型半导体包括直线型稠环芳香碳氢化合物、噻吩齐聚物和酞箐化合物中的一种或几种，所述N型半导体包括C60衍生物为代表的富勒烯材料。

优选的，所述有机高分子聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚氯乙烯中的一种或几种；

所述P型半导体、N型半导体和有机高分子聚合物的质量比为1:1:0.5～2。

优选的，所述溶剂为氯仿、氯苯、二氯苯和甲苯中的一种或几种；