[發(fā)明專利]新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜有機(jī)光探測(cè)器及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310740539.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103794726A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳志文;王吉政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 北京慶峰財(cái)智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞

1.一種薄膜有機(jī)光電導(dǎo)探測(cè)器，其特征在于，所述探測(cè)器包括基底，有機(jī)PIN結(jié)構(gòu)光敏感層和在其上的圖案化的電極層，其中，所述有機(jī)PIN結(jié)構(gòu)光敏感層位于基底之上，所述電極層位于所述有機(jī)PIN結(jié)構(gòu)光敏感層之上。優(yōu)選地，所述光敏感層位于所述圖案化的電極層的正極和負(fù)極之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器，所述PIN結(jié)構(gòu)的有機(jī)層的厚度為200-1000nm，優(yōu)選400-600nm例如560nm。

優(yōu)選地，構(gòu)成所述PIN層中吸光層的材料選自吸光聚合物和吸光小分子中的至少兩種。優(yōu)選地，P型層材料選自吸光聚合物，N型層材料選自吸光小分子，I型層為兩者（P型和N型）混合得到。

優(yōu)選地，所述吸光聚合物具體選自P3HT、PBDTTT-C和PTB7中的至少一種；所述吸光小分子具體為PCBM。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器，所述P型，N型以及由P型N型組成的I型層在PIN結(jié)構(gòu)中的垂直方向有一定的分布。優(yōu)選地，所述P型層厚度為100-800nm分布，更優(yōu)選為300-500nm的分布。所述I型層厚度為20-100nm分布，更優(yōu)選為30-60nm分布。所述N型層厚度為20-100nm分布，更優(yōu)選為30-60nm分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器，所述電極層的材料選自鋁、金、鋅和銀中的至少一種；優(yōu)選為鋁電極。所述圖案化的電極層由位于同一層的正極層和負(fù)極層組成。所述圖案化的電極層的正極和負(fù)極之間的水平間距為1-1000μm，優(yōu)選為5-100μm，更優(yōu)選為10μm；所述電極層的厚度為30-200nm，優(yōu)選為40-150nm，例如為50nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器，所述基底為選自剛性基底或柔性基底，所述剛性基底例如為玻璃或硅，所述柔性基底可為選自聚酰亞胺和聚酯薄膜中的至少一種。所述聚酰亞胺的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)?yōu)選為10000-100000g/mol，例如45000g/mol；所述聚酯的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)?yōu)選為10000-100000g/mol，例如70000g/mol。

6.一種制備權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器的方法，包括如下步驟：

1）在所述基底上制備PIN結(jié)構(gòu)的有機(jī)層；

2）在所述PIN結(jié)構(gòu)的有機(jī)層上制備電極層，得到所述探測(cè)器；

優(yōu)選的，制備所述PIN結(jié)構(gòu)層為溶液旋涂法與蒸鍍法的結(jié)合。制備所述電極層為蒸鍍法。

優(yōu)選地，有機(jī)PIN層中的P層主要通過旋涂法進(jìn)行制備，所用溶液的濃度為1-100mg/ml，具體為40mg/ml；旋涂的速度為500-10000rpm。

優(yōu)選地，有機(jī)PIN層中的P層主要通過噴墨打印法進(jìn)行制備，墨水的濃度為1-100mg/ml，具體為20mg/ml。

優(yōu)選地，所述電極層主要通過濺射法進(jìn)行制備，濺射的真空度為10^-4-10^-5Pa，具體為1×10^-4Pa。

優(yōu)選地，所述小分子N層和電極層主要通過真空蒸鍍法進(jìn)行制備，蒸鍍電極層的真空度為10^-4-10^-5Pa，具體為1×10^-4Pa。蒸鍍小分子N層的真空度為10^-5-10^-6Pa，具體為1×10^-5Pa。

7.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器的用途，其用于制備光檢測(cè)器、圖像成像器件或生物傳感器。

8.一種光檢測(cè)器，其包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器。

9.一種圖像成像器件，其包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器。

10.一種生物傳感器，其包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于新型PIN結(jié)構(gòu)的薄膜光電導(dǎo)探測(cè)器。