[发明专利]一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器

说明书

本发明公开一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器，所述倍增型有机光电探测器包括：透明基底，设置在该透明基底上的透明阳极，设置在该透明阳极上的阳极修饰层，设置在阳极修饰层上的有源层，以及设置在该有源层上的半透明金属阴极；其中，所述半透明金属阴极为铝、银、金中的一种，厚度为10‑30纳米；本发明还公开了所述倍增型有机光电探测器的制备方法。本发明倍增型有机光电探测器具有双入射窗口，单个器件可实现窄带及宽带光探测，且有较强的弱光探测能力。

技术领域

本发明涉及光探测领域。更具体地，涉及一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器。

背景技术

有机光电探测器是利用具有光电效应的有机半导体材料制备的光电转换器件。由于有机半导体材料具有消光系数高、成本低、绿色、可制成大面积柔性器件等优点，使得有机光电探测器的研究倍受关注，同时弥补了无机光电探测器中普遍存在的工艺复杂、设备昂贵等不足。目前文献报道的有机光电探测器，其工作原理主要是基于光伏效应，即有机半导体材料捕获光子产生激子，激子扩散、飘移到给/受体界面处，解离成自由载流子，载流子被电极收集，进而获得光生电流，实现对光的响应。由于受到材料消光系数、激子解离效率、载流子传输与收集效率的影响，这类光电探测器的外量子效率都小于100％，对于弱光或超弱光探测，器件的响应度就受到了限制。因此，在实际应用中该类探测器需要与放大器耦合使用，对微弱的电信号进行采样、放大，从而实现对微弱光的探测，而采用放大器则会增大探测系统的成本，同时带来新的噪音。将光电倍增响应引入到有机光电探测器中则可以极大地提高器件的响应度及信噪比，实现对弱光的灵敏探测。

有机光电探测器的响应范围是器件的一个关键参数。根据其光谱响应范围，可将其分为为两大类：一是具有窄带光探测能力，即具有高度光谱选择性的光电探测器；二是具有宽带光探测能力，即实现从紫外、可见到近红外光的宽带光探测。窄带光电探测器在诸多领域都有广泛的应用，如医学传感、安全系统等单色光探测领域。反之，宽光谱探测光电探测器在多色光探测领域有重要的应用，如图像传感，目标识别等。绝大多数有机半导体材料的带隙在1.5-2.2电子伏特之间，很难实现半高全宽小于50纳米的窄带响应或者半高全宽大于500纳米的宽带响应。此外，目前大多数所报道的光电探测器只能探测一个特定波段的入射光，限制了其实际应用。

因此，亟需通过合理的器件结构设计得到一种可以在单个器件中实现窄带及宽带光探测的倍增型有机光电探测器，该类器件在工业、军事等领域将具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的在于公开了一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器，所述有机光电探测器可以在单个器件中获得半高全宽小于30纳米的窄带响应及半高全宽大于300纳米的宽带响应，并且具有光电倍增响应，即外量子效率大于100％。

本发明的另一个目的在于提供上述有机光电探测器的制备方法，以简单、经济的制备方法在单个器件中实现窄带及宽带光探测。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种兼具窄带及宽带光探测能力的倍增型有机光电探测器，包括：透明基底，设置在该透明基底上的透明阳极，设置在该透明阳极上的阳极修饰层，设置在阳极修饰层上的有源层，以及设置在该有源层上的半透明金属阴极；

所述半透明金属阴极为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)中的一种，厚度为10-30纳米。

在本发明优选的实施方式中，所述半透明金属阴极为Al，厚度为16纳米。

在本发明具体的实施方式中，所述有源层为电子给体材料与电子受体材料的共混薄膜；