[發(fā)明專利]一種有機(jī)-無(wú)機(jī)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物紅外光吸收材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810181330.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108376715B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚博;劉士彥;張芯榕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/0256
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/0256;H01L31/0352;H01L31/09
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33285
• 代理人: 郭云梅

本發(fā)明提供一種有機(jī)?無(wú)機(jī)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物紅外光吸收材料及其制備方法。本發(fā)明采用真空蒸鍍法，以有機(jī)小分子材料4,4',4”?三(N?3?甲基苯基?N?苯基氨基)三苯胺(m?MTDATA)和三氧化鎢WO₃為光吸收原材料，在石英玻璃基底上采用體異質(zhì)結(jié)或多層超晶格結(jié)構(gòu)制備得到m?MTDATA/WO₃復(fù)合材料。該復(fù)合材料對(duì)波長(zhǎng)1000?1400nm范圍內(nèi)的紅外光有較強(qiáng)的吸收。本發(fā)明利用有機(jī)?無(wú)機(jī)異質(zhì)結(jié)相鄰分子間的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生較明顯的紅外吸收增色效應(yīng)，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有大多數(shù)有機(jī)光敏材料在1000nm以上紅外波段吸收弱的不足。表現(xiàn)出該紅外光吸收材料在光纖通信和紅外探測(cè)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方法成熟等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)-無(wú)機(jī)紅外光吸收材料的制備方法，具體涉及一種由4,4',4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺m-MTDATA和三氧化鎢WO₃組成的具有體異質(zhì)結(jié)或多層超晶格結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物紅外光吸收材料的制備方法。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)器廣泛用于成像、傳感、通訊等技術(shù)中，與軍事國(guó)防和人們的生產(chǎn)生活有密切聯(lián)系。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體紅外探測(cè)器發(fā)展較早，技術(shù)較為成熟，主要有碲鎘汞、量子阱、Ⅱ類(lèi)超晶格和量子點(diǎn)四大類(lèi)，這些器件通常需要在低溫環(huán)境下工作。而近幾年新發(fā)展起來(lái)的有機(jī)光電探測(cè)器能夠在常溫下工作，并且具有響應(yīng)度高、響應(yīng)頻譜寬、成本低和制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注，成為未來(lái)紅外光電探測(cè)器發(fā)展的重要方向之一。

在種類(lèi)繁多的有機(jī)小分子和聚合物材料中，僅有少數(shù)窄帶隙有機(jī)半導(dǎo)體材料對(duì)紅外光響應(yīng)，且敏感波段多在900nm附近，使得能夠用于有機(jī)紅外探測(cè)的光敏材料數(shù)量較少，并且工作波段都在1000nm以下，這極大地限制了有機(jī)光敏材料在紅外波段的應(yīng)用范圍。因此，尋找在1000nm以上紅外波段有強(qiáng)吸收的有機(jī)光敏材料是研究者們迫切需要解決的問(wèn)題。

有機(jī)小分子材料m-MTDATA是一種空穴傳輸材料，具有較高的HOMO能級(jí)(-5.1eV)，在復(fù)合體系中常作為電子給體。無(wú)機(jī)氧化物W0₃的電負(fù)性較高，具有較強(qiáng)的得電子能力，且其導(dǎo)帶底較低(-4.8eV)。

因此，由m-MTDATA和W0₃組成的復(fù)合體系中，由于受體WO₃的導(dǎo)帶底非常靠近給體的HOMO能級(jí)，且WO₃具有良好的得電子能力,光照后電子獲得能量易于從m-MTDATA的HOMO能級(jí)躍遷到W0₃導(dǎo)帶中，即在分子間子帶隙躍遷，形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物(Charge-TransferComplex,CTC)。根據(jù)起始吸收波長(zhǎng)與光學(xué)帶隙的關(guān)系E_g,opt＝hc/λ_on，當(dāng)給體-受體分子間形成的子帶隙在1.24eV以下時(shí)，發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移時(shí)吸收的光波長(zhǎng)將會(huì)在1000nm以上的紅外區(qū)域。m-MTDATA/W0₃復(fù)合體系分子間的子帶隙僅有0.3eV，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該復(fù)合體系薄膜對(duì)波長(zhǎng)在1000-1400nm范圍內(nèi)的紅外光有較強(qiáng)的吸收，而光纖通信窗口1310nm正是在這個(gè)范圍內(nèi)，這表明由m-MTDATA/W0₃復(fù)合體系構(gòu)成的這種有機(jī)-無(wú)機(jī)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物紅外光吸收材料在光纖通信和紅外探測(cè)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。而目前尚沒(méi)有關(guān)于m-MTDATA/W0₃復(fù)合體系薄膜制備方法和應(yīng)用研究的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種有機(jī)-無(wú)機(jī)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物紅外光吸收材料，包括基底材料和有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜采用m-MTDATA/W0₃多層超晶格或體異質(zhì)結(jié)復(fù)合薄膜，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜通過(guò)真空蒸發(fā)法沉積在基底材料。

所述基底材料采用石英玻璃、硅、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中的一種。