一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體的製作方法

2023-06-08 17:54:21

一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體的設計與製備方法，其特徵是：它由透明襯底、透明陽極、p-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、n-型激子阻擋層和陰極組成，從下至上，其順序依次是透明襯底、透明陽極、p-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、n-型激子阻擋層和陰極。激基複合物光敏層紅外光吸收係數高，能有效收紅外光能量，產生光生電子和光生空穴。這些光生電子和光生空穴在反向偏壓的作用下，分別穿過n-型激子阻擋層和p-型激子阻擋層到達陰極和陽極，從而形成光電流。
【專利說明】
一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體製造方法，屬於固體電子器件【技術領域】。

【背景技術】
[0002]大部分有機半導體材料屬於單載流子傳輸型，即它對一種載流子的遷移率遠遠大於對另一種載流子的遷移率。通常電子遷移率遠遠大於空穴遷移率的材料稱為電子傳輸型材料，簡稱η-型材料，而空穴遷移率遠遠大於電子遷移率的材料稱為空穴傳輸型材料，簡稱ρ-型材料。在有機半導體中，電子在最低未佔據軌道(1westunoccupiedmolecularorbital) - (LUMO)上傳輸，而空穴在最高已佔據軌道(highest occupied molecularorbital)-(HOMO)上傳輸。
[0003]與無機光敏二極體相比，有機光敏二極體(OPD)具有轉換效率高，可以大面積低成本製造等優點。有機光敏二極體通常由透明襯底、透明底電極、有機活性層和頂電極組成。根據活性層結構的不同，有機光敏二極體主要分為平面異質結構和體異質結構兩種。常規結構OPD的活性層通常採用純淨的P-型光敏層、光敏施體-受體平面異質結，或光敏施體-受體體異質結(施體分子與受體分子的混合物)，其光譜響應波長範圍與光敏施體的吸收波長範圍相一致。由於現有有機光敏材料的禁帶寬度大多在2.0eV左右，使得實現紅外光敏有些困難。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於克服以上常規有機光敏二極體的不足，提出一種基於激基複合物吸收的有機光敏二極體，以實現高性能的紅外有機光敏二極體。激基複合物是在兩個不同的有機分子界面處，一個分子HOMO(Em)上的空穴(通常為施體材料)與另一個分子LUMO(能級SEu)上的電子(通常為受體材料)在庫侖引力作用下形成的電子-空穴對，它的能量為= Eg；A-Eg；D,比施體的禁帶寬度(Eg，D)和受體的禁帶寬度(E&a)都小，因而其起始吸收波長為λ m，ex。= 1.24 μ m/Eg；exc,比施體的起始吸收波長λ on；D = 1.24 μ m/Eg；D和受體的起始吸收波長1.24 μ m/E&A均大,很容易進入紅外範圍。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:以起始吸收波長λ on；exc進入紅外的激基複合物薄膜為光敏層，製備有機光敏二極體，其光譜響應範圍將進入紅外區域。依據上述技術思路發明的紅外有機光敏二極體由透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、η-型激子阻擋層和陰極組成，從下至上，其順序依次是透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、η-型激子阻擋層和陰極。激基複合物光敏層紅外光吸收係數高，能有效收紅外光能量，產生光生電子和光生空穴。這些光生電子和光生空穴在反向偏壓的作用下，分別穿過η-型激子阻擋層和P-型激子阻擋層到達陰極和陽極，從而形成光電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是有機光敏_■極管基本結構不意圖；
[0007]圖2是激基複合物能級示意圖；
[0008]圖3是本發明示意圖。

【具體實施方式】
[0009]以鍍有銦錫氧化物(ITO)透明導電薄膜的玻璃為襯底，併兼作透明陽極；以N，N'-聯二苯-N，N'-bis (1-萘基)-(1，I'-聯苯)_4，4'-聯氨(NPB)為p_型激子阻擋層、酞菁釹(NdPc):富勒稀(C60)為激基複合物光敏層，2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)為η-型激子阻擋層，Al為陰極的本發明，其製備過程如下:
[0010]a)用標準工藝清洗ITO玻璃襯底；
[0011]b)用真空蒸發方法在ITO上製備一層NPB ρ-型激子阻擋層；
[0012]c)用真空共蒸發方法在NPB上製備NdPc:C60激基複合物光敏層
[0013]d)用真空蒸發方法在NdPc:C60薄膜上製備一層BCP n_型激子阻擋層；
[0014]e)用真空蒸發方法在BCP製備Al薄膜作為陰極；
[0015]f)將製作的器件封裝。
【權利要求】
1.一種基於激基複合物光敏層的紅外有機光敏二極體，其特徵是它由透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、Π-型激子阻擋層和陰極組成，從下至上，其順序依次是透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基複合物光敏層、η-型激子阻擋層和陰極。
【文檔編號】H01L51/46GK203932118SQ201420111644
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】彭應全, 鄭挺才, 呂文理, 張建萍 申請人:蘭州大學