[發明專利]高響應度可見盲有機UVB光探測器

無效

• 申請號: 201210411898.2
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102931353A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳剛;張婧琳;陳紅征;汪茫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種高響應度有機可見盲UVB光探測器。

背景技術

紫外光是指波長在400?nm以下的電磁輻射，根據波長的不同可以分為UVA(320-400nm)、UVB(280-320nm)、UVC(200-280nm)和真空紫外。太陽光中就含有紫外光，能到達地球表面的主要是UVA和UVB。其中UVB與人類生活有著最為密切的聯系，在維生素D的合成、植物生長的控制以及皮膚病的治療等方面有著重要的應用。因此，在紫外探測器中，能夠探測UVB輻射的探測器一直受到關注。同時，由于UVB的探測大多需要在白天進行，因此往往需要探測器對可見光信號不產生響應，稱為“可見盲”。

紫外探測器一般由無機半導體材料如氮化鎵、碳化硅等制備而成。雖然這類材料具有高的遷移率和良好的穩定性，但是它們的加工工藝復雜，制備成本高昂，因此限制了大面積應用。另一方面，有機半導體由于其低廉的成本和優異的加工性能近年來受到人們的廣泛關注并在各種光電器件中得到應用，其中也包括紫外探測器（CN?101345291A，?CN?101055205A）。

有機紫外探測器一般以鍍有導電氧化銦錫（ITO）薄膜的玻璃作為基底電極和透光窗口，由于ITO玻璃對300nm以下紫外的阻隔作用，這種器件一般只能對300nm以上波段的近紫外光進行探測，同時也不利于器件的集成化。如果以透明金屬電極作為對電極并使光從此側入射，不但能夠將器件的探測區間延伸到300nm以下波段，而且使得器件的工作可以不依賴于基底的透明性，并方便了器件的集成化。如果要使器件實現本征的UVB波段響應，就必須對有機材料的共軛尺度進行嚴格的限制。同時，要使器件在UVB區間產生高的響應度，那就必須兼顧有機材料的小共軛尺度和低載流子遷移能力之間的矛盾，這就大大縮小了有機材料的選擇空間，增加的器件的設計難度。

本發明通過在合理的分子結構設計，以在UVB區具有強吸收特性的二(4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)二苯基硅為受體材料，以具有適宜分子結構的芴的衍生物為給體材料，實現了對UVB輻射的高的響應度。由于給體、受體材料在可見光區域都沒有吸收，所以器件避免了可見光信號的干擾。由于探測面位于透明金屬電極側，對基底與導電層的透明性沒有要求，拓寬了基底材料的選擇面，有利于選擇合適的基底材料實現器件的集成化。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高響應度有機可見盲UVB光探測器。

高響應度可見盲有機UVB光探測器包括基底、導電層、有機空穴傳輸層、有機活性層、透明金屬電極層；在基底上從下到上順次設有導電層、有機空穴傳輸層、有機活性層、透明金屬電極層。

所述的基底的材料為硅、玻璃、石英或塑料。所述的導電層的材料為銀、鋁、鎂、銅、金、氧化銦錫或氟摻氧化銦錫。所述的透明金屬電極的材料為鋁、銀或鋁/銀混合物，電極厚度為2~200?nm。所述的有機活性層為：給體材料和受體材料的混合層或給體材料和受體材料的疊層。

所述的給體材料的分子結構通式為：

其中，R1為氫、三苯胺、二苯基苯、咔唑或芴，R2為氫、二苯基苯、三苯胺、咔唑或芴，R3為三苯胺、咔唑、芴或二苯基苯。

所述的受體材料為二(4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)二苯基硅。所述的混合層中給體材料的重量分數為10~90%。

本發明通過有機活性層的設計，兼顧了有機活性層物質共軛長度和遷移率之間的矛盾，實現了對UVB輻射的高度響應并同時避免了可見光信號的干擾。于探測面位于透明金屬電極側，對基底與導電層的透明性沒有要求，拓寬了基底材料的選擇面，有利于選擇合適的基底材料實現器件的集成化。由于有機活性層由有機材料組成，器件具有價格低廉、加工方便、可大面積制作等優點。

附圖說明

圖1是高響應度有機可見盲UVB光探測器的結構示意圖；

圖2是可在本發明中用作有機活性層中給體材料、受體材料和復合薄膜的吸收光譜。從譜圖中可以看到，給體、受體和復合薄膜材料在UVB區域有強的吸收，有利于提高探測器在UVB波段的響應；在可見光區域，則吸收幾乎為零，有利于避免可見光信號的干擾；?

圖3是本發明的有機可見盲UVB光探測器的光譜響應譜圖，從譜圖中可以看到，當光從透明金屬電極5側入射時，器件對可見光沒有響應，呈現可見盲的特征，且響應峰的最大響應區域位于UVB波段，UVB波段的響應度超過了300mA/W，高于現有文獻報道的任何有機紫外光探測器。