[發明專利]基于Cu(I)配合物的可見盲區有機紫外光探測器件

有效

• 申請號: 201110200285.X
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102891256A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 車廣波;徐占林;劉春波;徐耀陽;高林;李秀穎
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;C07F1/08
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

技術領域

本發明屬于有機光伏材料和器件領域，具體的說涉及采用兩種具有較高的電子傳輸性能的Cu(I)配合物磷光材料作為電子受體成分的可見盲區的有機紫外光探測器件。

背景技術

紫外光探測器是利用入射的光子流與探測材料中的電子之間直接相互作用，從而改變電子能量狀態的光子效應來制作的一類對紫外光敏感而對可見光不響應的有機光伏二極管。由于它在天文學、航空航天、化學/生物傳感器、煙霧和火災探測以及環境監測等領域的應用而備受關注。目前研究與應用較多的主要是基于ZnO、GaN、金剛石以及SiC等的無機紫外光探測器件。由于該類器件的制備工藝復雜、成本高，不適用于大面積應用，致使其應用前景受到很大限制。與其相對應的，基于有機化合物的紫外光探測器件制作成本低廉，基板可自由選擇，且重量輕易于攜帶，因此具有廣闊的應用前景和巨大的潛在市場。

2007年，印度Ray?Debdutta研究小組報道了以TPD為電子給體、Alq₃為電子受體的有機紫外光探測器件(OUV-PD)，在1.4?mW/cm²的360?nm紫外光的照射及反向偏壓為-15?V的作用下，光電流響應值較低為30?mA/W。我們考慮這主要歸因于作為受體的Alq₃具有較強的發光，以及TPD/Alq₃的HOMO、LUMO能級不匹配所致。2008年9月，中科院長春光機所的蘇子生等人以m-MTDATA為電子給體、?Gaq₃為電子受體制備了OUV-PD，在1.2?mW/cm²、365?nm?紫外光的照射及反向偏壓為-8?V的作用下，光電流響應值為338?mA/W；同年10月，浙江大學Hai-Guo?Li等人利用溶液加工工藝，制備了PFH聚合物中摻雜ZnO納米粒子為電子受體的OUV-PD，該器件具有較快的響應速度，但光電流響應有待進一步改進。尤其值得關注的是，上述兩個器件由于光電流響應覆蓋了部分可見藍區，進而影響了對紫外光探測的精度。2009年，中科院長春光機所李文連課題組報道了以m-MTDATA為電子給體、TPBi為電子受體的OUV-PD，在功率為0.426?mW/cm²的365?nm紫外光的照射及反向偏壓為-4?V的作用下，光電流響應值為135?mA/W，之所以該探測器件的效果不很理想，主要是由于器件存在較強的基激復合物發射。同年年末，該課題組報道了以m-MTDATA為電子給體、TPBi為電子受體的雙波長OUV-PD，該器件在1.0?mW/cm²的365和330?nm紫外光的照射下，光電流響應值分別為75.2和22.5?mA/W。2010年，吉林師范大學車廣波課題組以m-MTDATA為電子給體、BAlq為電子受體制備了OUV-PD，在0.691?mW/cm²的365?nm紫外光的照射及反向偏壓為-14?V的作用下，光電流響應值為248?mA/W。

通過分析以上研究成果，可以看出目前所應用的電子受體材料均為熒光或者聚合物材料，這就大大限制了有機紫外光探測器件的性能。這是因為激子的擴散長度是決定光伏器件能量轉換效率的重要因素。Cu(I)配合物磷光材料具有較長的磷光壽命，因此具有較長的激子擴散長度。2010年初我們開展了基于Cu(I)配合物的OUV-PD的初步研究，以CuBB為電子受體的器件，用光強為0.691?mW/cm²的中心波長為365?nm的UV燈照射，在-10?V的反向偏壓下得到的光電流響應值為251?mA/W。本申請中所涉及的兩種Cu(I)配合物磷光材料具有較高的電子傳輸性能，合成簡單，與芳胺類衍生物，如：MTDATA、m-MTDATA、2T-NATA或者1T-NATA及其它們的衍生物等電子給體材料有效組合，能夠制備出高效的OUV-PD。

發明內容

為了解決背景技術中無機紫外光探測器件的制備工藝復雜、成本高、不適用于大面積應用，以及已報道的OUV-PD的電子受體材料選擇較為單一等問題，本發明的目的旨在把兩種Cu(I)配合物磷光材料應用于可見盲區的OUV-PD中，作為電子受體成分，其合成方法簡單，器件易于制備。