[發(fā)明專利]基于Rubrene:MoO3混合薄膜的紅外探測器

在審

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• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110034233A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧金祥;李瑞東;陳亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明涉及一種基于Rubrene:MoO₃混合薄膜的紅外探測器的制備。主要包括襯底的清洗、薄膜的制備、薄膜的測試、探測器的制備以及探測器性能的測試。首先依次在甲苯、丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗15分鐘，然后在高真空有機?復合蒸鍍系統(tǒng)中通過控制蒸發(fā)源的溫度進而控制蒸發(fā)速率制備質(zhì)量比為1:1的混合薄膜，對薄膜的光學性質(zhì)和電學性質(zhì)進行測試。測試發(fā)現(xiàn)：兩種材料的相互作用很強，并在相互作用過程中誘導出中間能級，形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，光吸收對應的能量即為近紅外波段。最后制備了基于該混合薄膜的紅外探測器，并對其電流?電壓特性進行了測試，發(fā)現(xiàn)基于Rubrene:MoO₃薄膜的紅外探測器表現(xiàn)出較好的光電流關(guān)斷比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅外探測器的制備方法，屬于功能器件制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機半導體材料具有成本低、易大面積加工、可與柔性襯底集成、輕便環(huán)保等優(yōu)勢，廣泛應用于有機太陽能電池、有機發(fā)光二極管、有機場效應管、有機探測器等領(lǐng)域。有機小分子材料具有加工工藝簡單，可重復性好，成為研究的熱點。常見有機小分子半導體(紅熒烯、并五苯等)帶隙普遍較大，限制了其在紅外、近紅外波段的應用。因此提高有機半導體載流子濃度和遷移率，制備窄帶隙有機半導體成為一項研究挑戰(zhàn)。

有研究表明，價帶較低的寬帶隙過渡金屬氧化物具有很高的電子親和能，對p型材料分子顯示出強烈的相互作用，MoO₃是過渡金屬氧化物中的典型代表。MoO₃摻雜p型有機半導體材料，與材料分子強烈作用，生成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物通過將電子從供體分子的最高占據(jù)分子軌道轉(zhuǎn)移到受體分子的最低未占據(jù)分子軌道而形成。電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物已經(jīng)在分子磁體、非線性光學、分子電子學中顯示了潛在應用，并且還表現(xiàn)出增強電導率、電荷分離和傳輸?shù)茸饔谩＝t外有機光電探測器，由于其在遙感、光通信、化學/生物傳感器、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域的應用而引起廣泛研究。目前有機光電探測器的研究重點還是合成窄帶隙有機材料或引入有機異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。然而，過渡金屬氧化物摻雜有機半導體材料，形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，誘導出中間能級，表現(xiàn)出強烈的近紅外光電反應。基于這一特點為近紅外器件的制備引入了新的思路。

Rubrene:MoO3電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物顯示出特殊的性質(zhì)如近紅外吸收，利用該性質(zhì)制備的紅外光探測器尚未見報道。本發(fā)明通過對紅熒烯薄膜摻雜氧化鉬形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，研究其光電特性并制備紅外光探測器，研究其光電響應特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于制備基于Rubrene:MoO₃(1:1)混合薄膜的近紅外光探測器，為光探測器的制備提供了一種新的方法。

本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)流程實現(xiàn)：

(1)采用玻璃基片作為襯底，將襯底依次在甲苯、丙酮、乙醇溶液以及去離子水中超聲清洗15分鐘，然后在手套箱中用N₂烘干備用。

(2)在高真空有機-金屬復合蒸鍍系統(tǒng)中通過控制Rubrene和MoO₃的蒸發(fā)溫度制備出Rubrene:MoO₃(1:1)混合薄膜，待制備薄膜完畢，對薄膜進行真空原位退火處理，退火溫度為100℃，退火時間為60分鐘。

(3)對混合薄膜的光學性質(zhì)和電學性質(zhì)進行測量。

(4)對探測器的光電導特性進行了測量。

有益效果：制備了基于Rubrene:MoO₃混合薄膜的紅外探測器，豐富了紅外探測器的制備材料，為紅外探測器的制備提供了一種新的方法。

附圖說明

圖1 Rubrene:MoO3混合薄膜的AFM圖像：(a)退火前；(b)退火后