[發(fā)明專利]有機(jī)/納米鉭酸鈉復(fù)合太陽(yáng)盲紫外光探測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310689349.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103682104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳剛;陳紅征;汪茫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/46;H01L51/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及探測(cè)器，尤其涉及一種有機(jī)/納米鉭酸鈉復(fù)合太陽(yáng)盲紫外光探測(cè)器。

技術(shù)背景

太陽(yáng)紫外輻射在穿越大氣層的過(guò)程中，由于受到熱層中的氧原子及平流層中臭氧的強(qiáng)烈吸收，只有300-400nm波段的紫外線能夠到達(dá)近地表面空間(25000米以下)，導(dǎo)致在該空間大氣內(nèi)幾乎不存在0-300nm波段的紫外輻射，這一波段即所謂“太陽(yáng)盲區(qū)”；而達(dá)到地表的紫外線由于大氣的散射作用形成了均勻的紫外線背景，被稱為“可見(jiàn)盲區(qū)”。鑒于“太陽(yáng)盲區(qū)”紫外信號(hào)所具有的地表背景潔凈、不受日光的干擾、信號(hào)處理負(fù)擔(dān)輕的優(yōu)勢(shì)，對(duì)“太陽(yáng)盲區(qū)”紫外信號(hào)的探測(cè)(接收)，不管在民用還是軍用領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用需求。如在高壓輸電線路的檢修過(guò)程中，電線短路會(huì)出現(xiàn)電弧放電現(xiàn)象，發(fā)出300nm以下紫外輻射，利用“太陽(yáng)盲區(qū)”紫外光探測(cè)技術(shù)，即使在白天也能及時(shí)、快速地定位故障點(diǎn)，從而將損失降到最低限。又如在軍事領(lǐng)域，火箭或者飛機(jī)的尾焰都會(huì)發(fā)出特征的300nm以下紫外輻射，利用“太陽(yáng)盲區(qū)”紫外光探測(cè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火箭和飛機(jī)的制導(dǎo)、預(yù)警。

“太陽(yáng)盲區(qū)”紫外探測(cè)器一般由無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料如金剛石、AlGaN和MgZnO等制備而成。雖然這類材料具有高的遷移率和良好的穩(wěn)定性，但是它們的加工工藝復(fù)雜，制備成本高昂，因此限制了大面積應(yīng)用。另一方面，有機(jī)以及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體由于其低廉的成本和優(yōu)異的加工性能近年來(lái)受到人們的廣泛關(guān)注并在各種光電器件中得到應(yīng)用，其中也包括紫外探測(cè)器（CN101345291A，CN101055205A）。

以有機(jī)或有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體作為活性層的紫外探測(cè)器一般以鍍有導(dǎo)電氧化銦錫（ITO）薄膜的玻璃作為基底電極和透光窗口(探測(cè)面)，由于ITO玻璃對(duì)300nm以下紫外的阻隔作用，這種器件一般只能對(duì)300nm以上波段的近紫外光進(jìn)行探測(cè)。如果以透明金屬電極作為對(duì)電極并使光從此側(cè)入射，雖然能夠?qū)⑵骷奶綔y(cè)區(qū)間延伸到300nm以下波段，但為了盡可能提高300nm以下電磁波在透明金屬電極層的透過(guò)率，一般都需要將透明金屬電極層制作得很薄，這就在大大增加了探測(cè)器中活性層材料與外界環(huán)境中水、氧的接觸幾率，不利于器件的長(zhǎng)時(shí)間工作，這就需要設(shè)計(jì)新的器件結(jié)構(gòu)。同時(shí)，如果要使器件實(shí)現(xiàn)本征的太陽(yáng)盲紫外波段響應(yīng)，就必須對(duì)活性層材料帶隙寬度進(jìn)行嚴(yán)格的限制。

通過(guò)合理的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以在太陽(yáng)盲紫外區(qū)間具有強(qiáng)吸收特性的有機(jī)半導(dǎo)體材料為給體、受體材料，在給體、受體材料合理組合的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“太陽(yáng)盲區(qū)”輻射的選擇性響應(yīng)。由于給體、受體材料都僅在300nm以下有吸收，所以器件避免了可見(jiàn)盲區(qū)紫外線和可見(jiàn)光信號(hào)的干擾。同時(shí)，將透明金屬電極移到石英基底一側(cè)，并以石英基底側(cè)作為探測(cè)面，就可以使用比較厚的對(duì)電極(陰極)層材料，有利于保護(hù)活性層材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有機(jī)/納米鉭酸鈉復(fù)合太陽(yáng)盲紫外光探測(cè)器。

有機(jī)/納米鉭酸鈉復(fù)合太陽(yáng)盲紫外光探測(cè)器包括石英基底、透明金屬電極層、電極修飾層、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合活性層、陰極修飾層、金屬電極層；從石英基底自下而上順次設(shè)有透明金屬電極層、電極修飾層、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合活性層、陰極修飾層、金屬電極層；所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合活性層為：有機(jī)給體材料D和無(wú)機(jī)受體材料A的混合層或疊合的有機(jī)給體材料D層和無(wú)機(jī)受體材料A層；所述的無(wú)機(jī)受體材料A為鉭酸鈉，鉭酸鈉粒徑為3-80nm，所述的有機(jī)給體材料D的分子結(jié)構(gòu)通式為：

n=1～5。

所述的混合層中無(wú)機(jī)受體材料A的重量分?jǐn)?shù)為5～95%。所述的透明金屬電極層的材料為銀、鋁或銀/鋁混合物，厚度為2-20nm。所述的金屬電極層的材料為銀、鋁、鎂或金。

本發(fā)明通過(guò)超寬帶隙無(wú)機(jī)受體材料與有機(jī)給體材料的復(fù)合，兼顧了復(fù)合活性層物質(zhì)帶隙寬度和遷移率之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)盲區(qū)紫外輻射的選擇性響應(yīng)，并同時(shí)避免了可見(jiàn)盲紫外信號(hào)和可見(jiàn)光信號(hào)的干擾。將透明金屬電極移到基底一側(cè)，并以石英基底側(cè)作為探測(cè)面，就可以使用比較厚的對(duì)電極(陰極)層材料，有利于保護(hù)活性層材料。

附圖說(shuō)明

圖1是有機(jī)/納米鉭酸鈉復(fù)合太陽(yáng)盲紫外光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是可在本發(fā)明中用作活性層的有機(jī)給體材料D、無(wú)機(jī)受體材料A和給體/受體復(fù)合薄膜的吸收光譜。從譜圖中可以看到，有機(jī)給體材料D、無(wú)機(jī)受體材料A和給體/受體復(fù)合薄膜材料(D:A)在300nm以下區(qū)域有強(qiáng)的吸收，有利于提高探測(cè)器在太陽(yáng)盲波段的響應(yīng)；在近紫外和可見(jiàn)光區(qū)域，其吸收幾乎為零，有利于避免可見(jiàn)光信號(hào)的干擾；