[发明专利]一种紫外辐射剂量监测器及其制备方法

说明书

本发明所述的紫外辐射剂量监测器，下电极作为辅助电极协同器件工作，用于控制有机半导体层和绝缘层中的电场；绝缘层阻隔了下电极与有机光致变色材料‑聚合物复合膜层的联通，避免在上电极组间沟道内的载流子流至下电极；上电极组控制有机光致变色材料‑聚合物复合膜层和有机半导体层的电场；有机光致变色材料‑聚合物复合膜层作为介电层，器件工作时，遇紫外光照射，有机光致变色材料结构等性质改变，存储电荷，使上电极组间的传输电流发生改变，而在波长大于紫外线的光照下，或在黑暗条件下，电流不发生改变，上电极之间沟道电流的变化与紫外辐射剂量一一对应，可直接反映紫外辐射的累积量。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是指一种紫外辐射剂量监测器及制备方法。

背景技术

信息时代的到来催生了物联网技术的发展。开发新型的电子器件以用于物联网技术，成为当今电子信息技术的重要组成部分，也是目前最重要的基础学术研究热点与前沿之一。新颖的可穿戴电子设备在健康防护、环境监测等领域展现出极大的应用潜力和价值，尤其随着人们健康和环保意识的日益增强，监控人体生理信号和紫外辐射、空气质量等环境信号的可穿戴电子设备越来越受到人们的青睐。可穿戴电子紫外辐射剂量监测器可以个性化地记录紫外辐射剂量，为使用者提供更准确的参考信息以防过量紫外线的伤害，对保障生命健康有重要意义。

现有的可穿戴紫外监测设备主要分为光电传感器和基于光致色变材料的监测设备两种。光电传感器将紫外辐射转化为电信号，多以无机半导体为主要材料，通过带隙宽度与所测光子能量接近的半导体来筛选和鉴别紫外光。基于光致色变材料的监测设备中的分子会因紫外辐射累积而发生变化，从而产生光吸收曲线的改变，通过颜色改变来判断有无光照。

光电传感器只能探测到瞬时紫外辐射强度，但无法直接记录紫外辐射的累积量，难以反映紫外辐射对人体造成的持续影响，而如果通过频繁采样的方法积分测算辐射剂量，又有功耗大、精度低、处理设备复杂等缺点。基于光致色变材料的监测设备常因变色区域不在可见光范围内或变化程度过小，需要借助分光光度计才能探查到，致使设备的便携性大大降低，而即使是可见的颜色变化，又受制于人眼辨别能力，精度有限，标准难以统一。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中精度低、功耗大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种紫外辐射剂量监测器，包括：

柔性衬底层；

下电极，紧固连接于所述柔性衬底层上表面，用于控制有机半导体层和绝缘层中的电场；

所述绝缘层，紧固连接于所述下电极上表面，所述绝缘层面积小于所述下电极面积，所述绝缘层用于阻隔所述下电极与有机光致变色材料-聚合物复合膜层的联通；

所述有机光致变色材料-聚合物复合膜层，紧固连接于所述绝缘层上表面，所述有机光致变色材料-聚合物复合膜层作为介电层，遇紫外光照射，存储电荷，使上电极组间的传输电流发生改变，而在波长大于紫外线的光照下或黑暗条件下，电流不发生改变；

有机半导体层，紧固连接于所述有机光致变色材料-聚合物复合膜层上表面，用于控制载流子的流动，产生可调节、可变化的电流；

所述上电极组，包括第一上电极与第二上电极，所述第一上电极紧固连接于所述有机半导体层上表面，所述第二电极的下表面分别与所述下电极和所述有机半导体层的上表面紧固连接，所述上电极组用于控制所述有机光致变色材料-聚合物复合膜层和所述有机半导体层的电场。

在本发明的一个实施例中，所述有机光致变色材料和聚合物的复合材料为螺吡喃-聚(2-乙烯基萘)复合膜材料。

在本发明的一个实施例中，所述柔性衬底层为PET、PI、PEN中的一种或带有氧化硅层的重掺杂硅片。

在本发明的一个实施例中，所述下电极为金、铝、铜金属薄膜中的一种、ITO透明电极或有机材料石墨烯。