[发明专利]基于磷光材料光伏二极管的有机紫外光光学传感器

说明书

技术领域

本发明属于紫外光敏感的光学传感器技术领域，涉及一种基于磷光材料有机二极管的有机紫外光光学传感器。

背景技术

有机材料光子-电子转换要求把光学吸收产生的激子分解成电荷载流子，而这种光学吸收与普通太阳能电池不同，有机太阳能电池光吸收光谱要求主要覆盖可见区(400-700nm)。太阳光照射到地面的紫外线主要处于300-400nm波段，照射到地面的光主要处于可见光波段，而紫外光光学传感器则要求对少量紫外即波段是(300-400nm)的紫外光敏感。目前，紫外光光学传感器主要是采用无机紫外光敏感器件作为光学传感器，其制备工艺复杂，成本高，不适用于大面积应用；而很多有机/聚合物光伏二极管的光谱响应多覆盖可见区而且都是采用荧光材料，如果荧光材料用作紫外光敏感器件，由于他们的激子的扩散距离比较短，预期会对紫外光的响应灵敏度变低。

发明内容

针对现有技术中主要是采用无机紫外光敏感器件作为光学传感器存在的制备工艺复杂、成本高的问题以及有机/聚合物光伏二极管的光谱响应多覆盖可见区而且都是采用荧光材料，而荧光材料用作紫外光敏感器件对紫外光的响应灵敏度变低的问题，本发明提供一种基于磷光材料光伏二极管的有机紫外光光学传感器，采用已经存在的具有低离化能(IP)的高空穴传输特性的化合物作为给体，具有高电子亲合势(EA)的高电子传输特性的磷光化合物作为受体，使材料选择范围更宽；器件为多层结构，采用热蒸发法成膜，制作工艺简单、成本低；并且由于采用了薄的有机层和金属电极层，使得器件体积小、重量轻。

技术方案一：本发明为层状结构，由衬底(紫外光照射一侧)至电子收集电极层，依次为衬底、空穴收集电极层、电子给体层、电子给体和电子受体混合层、电子受体层、电子收集层、电子收集电极层；电子给体层厚度为5～20nm，电子受体层厚度为20～40nm，电子给体和电子受体混合层厚度为2-10nm，电子给体采用的材料为二胺衍生物(diamine derivative)，电子受体采用的材料为铱、铂、锇或铼的配合物，电子给体和电子受体混合层中电子给体材料与电子受体材料的重量比为1∶1；电子收集层采用的材料为LiF/或CsF，电子收集层厚度为0.8～3nm；电子收集电极层采用的材料为Al，电子收集电极层厚度为100～150nm。

技术方案二：本发明为层状结构，由衬底(紫外光照射一侧)至电子收集电极层，依次为衬底、空穴收集电极层、电子给体层、电子受体层、电子收集层、电子收集电极层；电子给体层厚度为5～20nm，电子给体采用的材料为二胺衍生物(diamine derivative)；电子受体层厚度为20～40nm，电子受体采用的材料为铱、铂、锇或铼的配合物；电子收集层采用的材料为LiF/或CsF，电子收集层厚度为0.8～3nm；电子收集电极层采用的材料为Al，电子收集电极层厚度为100～150nm。

本发明的制备方法：在空穴收集电极层上沉积电子给体层；在电子给体层的上面沉积电子受体层，或者在电子给体层的上面沉积一层电子给体和电子受体的混合层，再在上面沉积电子受体层，之后再依次沉积电子收集层、电子收集电极层；上述各层都采用热蒸发工艺沉积。

衬底用玻璃，空穴收集电极层(透明导电膜)选用ITO透明导电膜；电子给体层选用TPD(N，N’-diphenyl-N，N’-bis(3-methylphenyl)-[1，1’-biphenyl]-4，4’-diamine)或m-MTDATA

(4，4’，4”-tris(3-methylphenyl-phenylaminojtriphenylamine；)材料，厚度选取5～20nm；电子受体层选用Ir(ppy)₃：fac(tris～2-phenyl Pyridine)Iridium，或Btp₂Ir(acac)，：bis(2-(2’8-benzo[4，5-a]thienyl)(pyridinato-N，C³‘)iridium(acetylacetonate)，厚度选取20～40nm；电子给体和电子受体混合层中，电子给体和电子受体的重量比为1∶1，厚度为2-10nm；电子收集材料层的选用LiF/或CsF，厚度采用0.8～3nm；电子收集电极层的材料采用Al或，厚度可采用100～150nm。