[發(fā)明專利]近紅外窄波段選擇性光電探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110272095.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113054110B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳剛;劉智鑫;陳紅征
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種近紅外窄波段選擇性光電探測器。它包括基底、透明電極層、空穴傳輸層、可見光濾鏡層、電子濾鏡層、近紅外活性層、空穴阻擋層、金屬電極層；從基底自下到上順次設(shè)透明電極層、空穴傳輸層、可見光濾鏡層、電子濾鏡層、近紅外活性層、空穴阻擋層、金屬電極層；可見光濾鏡層是一種有機(jī)?無機(jī)雜化鈣鈦礦材料，電子濾鏡層是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，通過可見光濾鏡層、電子濾鏡層、近紅外活性層的疊合屏蔽可見光信號，實(shí)現(xiàn)對窄波段近紅外光的選擇性響應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種近紅外窄波段選擇性光電探測器。

背景技術(shù)

近紅外光具有在傳播介質(zhì)中高穿透、低衰減的特性。具有近紅外選擇性探測能力的近紅外窄波段光電探測器，由于其光譜選擇性敏感的特點(diǎn)，可抵抗背景輻射干擾，能夠滿足安防、生物傳感和智能監(jiān)測等領(lǐng)域的要求，正受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的近紅外窄波段光電探測器需要在無機(jī)半導(dǎo)體(如硅或III-V族化合物半導(dǎo)體)上額外集成濾光片，器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

可溶液可加工有機(jī)半導(dǎo)體具有柔性好、成本低、可大面積制備、分子結(jié)構(gòu)可裁剪、光電性能可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代光電傳感器的重要候選材料。利用具有本征窄波段吸收的有機(jī)半導(dǎo)體作為活性層，是實(shí)現(xiàn)窄波段光電探測的最為有效的途經(jīng)。然而，目前仍然缺乏具有本征窄波段吸收特征的近紅外光敏半導(dǎo)體材料。目前，以近紅外光敏有機(jī)半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)近紅外窄波段探測主要基于三種原理：電荷收集窄化(CCN)、Frenkel激子離解窄化(EDN)和電荷轉(zhuǎn)移(CT)吸收。其中CCN與EDN所需要的活性層薄膜厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有機(jī)半導(dǎo)體的載流子擴(kuò)散距離，限制了器件外量子效率(EQE)和響應(yīng)速度的提升。電荷轉(zhuǎn)移(CT)吸收對近紅外光的吸收效率很低，難以實(shí)現(xiàn)對弱光信號的敏感響應(yīng)。對于綜合性能優(yōu)異的近紅外窄波段光電探測器而言，往往需要兼?zhèn)湫〉陌敕鍖?如小于100nm)、高外量子效率(EQE)、高的近紅外可見光抑制比、低噪聲、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，目前近紅外窄波段光電探測器還無法同時(shí)具備以上特征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供近紅外窄波段選擇性光電探測器。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種近紅外窄波段選擇性光電探測器，其包括基底以及從基底自下而上順次層疊的透明電極層、空穴傳輸層、可見光濾鏡層、電子濾鏡層、近紅外活性層、空穴阻擋層和金屬電極層；所述可見光濾鏡層為有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜材料，由甲脒氫碘酸鹽和碘化鉛的N,N-二甲基甲酰胺溶液在空穴傳輸層上旋涂成膜后退火而成；所述電子濾鏡層為CuSCN薄膜；所述的近紅外活性層為PTB7-TH和IEICO-4F的復(fù)合薄膜。

需說明的是，本發(fā)明中化合物PTB7-TH的全稱為Poly{2-ethylhexyl 6-(4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)-6-methylbenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-2-yl)-3-fluoro-4-methylthieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate}，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

化合物IEICO-4F的全稱為2,2'-((2Z,2'Z)-(((4,4,9,9-tetrakis(4-hexylphenyl)-4,9-dihydro-s-indaceno[1,2-b:5,6-b']dithiophene-2,7-diyl)bis(4-((2-ethylhexyl)oxy)thiophene-5,2-diyl))bis(methanylylidene))bis(5,6-difluoro-3-oxo-2,3-dihydro-1H-indene-2,1-diylidene))dimalononitrile，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

作為優(yōu)選，所述的基底的材料為玻璃或石英。

作為優(yōu)選，所述的透明電極層的材料為銀、鋁、鎂、銅、金、氧化銦錫或氟摻氧化銦錫。