[发明专利]近红外窄波段选择性光电探测器

说明书

本发明公开了一种近红外窄波段选择性光电探测器。它包括基底、透明电极层、空穴传输层、可见光滤镜层、电子滤镜层、近红外活性层、空穴阻挡层、金属电极层；从基底自下到上顺次设透明电极层、空穴传输层、可见光滤镜层、电子滤镜层、近红外活性层、空穴阻挡层、金属电极层；可见光滤镜层是一种有机‑无机杂化钙钛矿材料，电子滤镜层是一种宽带隙半导体材料，通过可见光滤镜层、电子滤镜层、近红外活性层的叠合屏蔽可见光信号，实现对窄波段近红外光的选择性响应。

技术领域

本发明涉及一种近红外窄波段选择性光电探测器。

背景技术

近红外光具有在传播介质中高穿透、低衰减的特性。具有近红外选择性探测能力的近红外窄波段光电探测器，由于其光谱选择性敏感的特点，可抵抗背景辐射干扰，能够满足安防、生物传感和智能监测等领域的要求，正受到越来越多的关注。传统的近红外窄波段光电探测器需要在无机半导体(如硅或III-V族化合物半导体)上额外集成滤光片，器件结构复杂。

可溶液可加工有机半导体具有柔性好、成本低、可大面积制备、分子结构可裁剪、光电性能可调等优点，被认为是下一代光电传感器的重要候选材料。利用具有本征窄波段吸收的有机半导体作为活性层，是实现窄波段光电探测的最为有效的途经。然而，目前仍然缺乏具有本征窄波段吸收特征的近红外光敏半导体材料。目前，以近红外光敏有机半导体材料实现近红外窄波段探测主要基于三种原理：电荷收集窄化(CCN)、Frenkel激子离解窄化(EDN)和电荷转移(CT)吸收。其中CCN与EDN所需要的活性层薄膜厚度远远超过有机半导体的载流子扩散距离，限制了器件外量子效率(EQE)和响应速度的提升。电荷转移(CT)吸收对近红外光的吸收效率很低，难以实现对弱光信号的敏感响应。对于综合性能优异的近红外窄波段光电探测器而言，往往需要兼备小的半峰宽(如小于100nm)、高外量子效率(EQE)、高的近红外可见光抑制比、低噪声、快速响应等特点，目前近红外窄波段光电探测器还无法同时具备以上特征。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供近红外窄波段选择性光电探测器。

为实现上述发明目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种近红外窄波段选择性光电探测器，其包括基底以及从基底自下而上顺次层叠的透明电极层、空穴传输层、可见光滤镜层、电子滤镜层、近红外活性层、空穴阻挡层和金属电极层；所述可见光滤镜层为有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料，由甲脒氢碘酸盐和碘化铅的N,N-二甲基甲酰胺溶液在空穴传输层上旋涂成膜后退火而成；所述电子滤镜层为CuSCN薄膜；所述的近红外活性层为PTB7-TH和IEICO-4F的复合薄膜。

需说明的是，本发明中化合物PTB7-TH的全称为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}，其化学结构式为：

化合物IEICO-4F的全称为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，其化学结构式为：

作为优选，所述的基底的材料为玻璃或石英。

作为优选，所述的透明电极层的材料为银、铝、镁、铜、金、氧化铟锡或氟掺氧化铟锡。