[发明专利]一种光谱范围可调的柔性可拉伸光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光谱范围可调的柔性可拉伸光电探测器及其制备方法，涉及光电探测领域，解决有机光电探测器的半波峰宽大，响应峰值波长不可调节的问题，该光电探测器自下而上包括柔性衬底、半透明导电电极层、电子传输层、有机功能层、空穴传输层、金属电极层。在探测器中采用半透明电极，使入射光在探测器内形成光学微腔效应，以窄化探测器的响应光谱，实现小于40nm的半波峰宽，提高分辨率，同时在电子传输层中掺入高分子聚合物以增强探测器的拉伸性能，并且通过拉伸即可实现对多种波长的窄带探测，使用范围广泛。

技术领域

本发明涉及光电探测领域，具体涉及一种光谱范围可调的柔性可拉伸光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器在工业、军事、生活中应用广泛。经过数十年的研究发展，传统的无机探测器在响应度、探测率、响应时间等性能参数上已经达到很高的水平，并且制备技术较为成熟，已经大规模生产，但是同样具有制作工艺较为复杂，成本较高等缺点。

有机光电探测器由于具有质量轻、柔性好、易于集成等特点，在众多消费类电子产品，卫生医疗，工业检测，环境保护等方面具有广泛的应用。为了满足实际应用的要求，有机光电探测器应该具有较高的探测率和较窄的光谱响应范围以实现较为精准的探测。同时，目前的探测器在制成后，往往具有确定的光谱响应范围和峰值，这导致对某一具体器件而言，其应用场景受到极大的限制。因此，如何在实现较为精准探测的同时，实现响应光谱范围可调的有机光电探测器成为研究的重点和难点。

在提高有机光电探测器探测率和响应度方面，目前主流的技术是改变活性层中给受体比例，使小比例材料产生的载流子束缚在活性层内部，形成陷阱，在加偏压时形成倍增效应。在窄化光谱响应范围方面，目前主流的技术主要有利用窄带吸收材料、采用厚的光衰减层阻挡短波段的光以形成窄带吸收(CCN)等。目前，关于光谱响应范围可调的有机探测器主要是双模探测器。2020年，Lan等人报道了一个双模式有机光电探测器，在反向偏压下具有近红外光响应，在正向偏置下具有可见光响应，在红外和可见光的探测率均达到了～10¹³Jones。然而，未见有关于光谱响应峰值连续可调的有机光电探测器的报道。光谱响应连续可调的探测器能够工作在更多的波长，应用范围将更加广泛，因此，研究光谱范围可调的探测器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：为解决有机光电探测器的半波峰宽大，响应峰值波长不可调节的问题，提供了一种光谱范围可调的柔性可拉伸光电探测器及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种光谱范围可调的柔性可拉伸光电探测器，自下而上包括柔性衬底、半透明导电电极层、电子传输层、有机功能层、空穴传输层和金属电极层；

所述有机功能层采用以下两类中任意一种有机给受体材料组成的体异质结：

富勒烯受体类

以富勒烯及其衍生物为受体材料，包括C60、C70、ICBA[60]、ICBA[70]、PCBM[60]、PCBM[70]；聚合物给体材料，包括PCPDTBT、PCPBTTT、P3HT、PTB7-Th、PPDT2FBT、PBDB-T、PTQ10；

体异质结由上述给体材料的任意一种与上述受体材料的任意一种的组合；

非富勒烯受体类

以非富勒烯为受体材料，包括具有稠环结构的小分子受体或n型共轭聚合物、ITIC、Y6及其各种衍生物；给体材料为PPDT2FBT、PBDB-T、PTQ10及它们的各种衍生物；

体异质结由上述给体材料的任意一种与上述受体材料的任意一种的组合。

进一步地：所述柔性衬底的原料包括高分子聚合物PET、PEN、PI、PE、Parylene、PES和PDMS中的任意一种，薄膜厚度在2～50μm。