一種基于激基復合物光敏層的紅外有機光敏二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于激基復合物光敏層的紅外有機光敏二極管制造方法，屬于固體電子器件技術領域。
【背景技術】
[0002]大部分有機半導體材料屬于單載流子傳輸型，即它對一種載流子的遷移率遠遠大于對另一種載流子的遷移率。通常電子遷移率遠遠大于空穴遷移率的材料稱為電子傳輸型材料，簡稱η-型材料，而空穴遷移率遠遠大于電子遷移率的材料稱為空穴傳輸型材料，簡稱P-型材料。在有機半導體中，電子在最低未占據軌道(lowest unoccupied molecularorbital) - (LUMO)上傳輸，而空穴在最高已占據軌道(highest occupied molecularorbital)-(HOMO)上傳輸。
[0003]與無機光敏二極管相比，有機光敏二極管(OPD)具有轉換效率高，可以大面積低成本制造等優點。有機光敏二極管通常由透明襯底、透明底電極、有機活性層和頂電極組成。根據活性層結構的不同，有機光敏二極管主要分為平面異質結構和體異質結構兩種。常規結構OPD的活性層通常采用純凈的P-型光敏層、光敏施體-受體平面異質結，或光敏施體-受體體異質結(施體分子與受體分子的混合物)，其光譜響應波長范圍與光敏施體的吸收波長范圍相一致。由于現有有機光敏材料的禁帶寬度大多在2.0eV左右，使得實現紅外光敏有些困難。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服以上常規有機光敏二極管的不足，提出一種基于激基復合物吸收的有機光敏二極管，以實現高性能的紅外有機光敏二極管。激基復合物是在兩個不同的有機分子界面處，一個分子HOMO(Ehd)上的空穴(通常為施體材料)與另一個分子LUMO(能級SEu)上的電子(通常為受體材料)在庫侖引力作用下形成的電子-空穴對，它的能量為Eg，^ic=Ew-Eu，比施體的禁帶寬度(E&d)和受體的禁帶寬度(Eg，A)都小，因而其起始吸收波長為λ on；exc=l.24 μ m/Eg；exc,比施體的起始吸收波長λ on；D=l.24 μ m/Eg；D和受體的起始吸收波長Am，A=l.24μπι/Ε&Α均大，很容易進入紅外范圍。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:以起始吸收波長λ on；exc進入紅外的激基復合物薄膜為光敏層，制備有機光敏二極管，其光譜響應范圍將進入紅外區域。依據上述技術思路發明的紅外有機光敏二極管包括透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基復合物光敏層、η-型激子阻擋層和陰極。激基復合物光敏層紅外光吸收系數高，能有效收紅外光能量，產生光生電子和光生空穴。這些光生電子和光生空穴在反向偏壓的作用下，分別穿過η-型激子阻擋層和P-型激子阻擋層到達陰極和陽極，從而形成光電流。
【附圖說明】
[0006]圖1是有機光敏二極管基本結構示意圖；
[0007]圖2是激基復合物能級示意圖；
[0008]圖3是本發明示意圖。
【具體實施方式】
[0009]以鍍有銦錫氧化物(ITO)透明導電薄膜的玻璃為襯底，并兼作透明陽極；以N，N'-聯二苯-N，N'-bis (1-萘基)-(1，I'-聯苯)_4，4'-聯氨(NPB)為p_型激子阻擋層、酞菁釹(NdPc):富勒稀(C60)為激基復合物光敏層，2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)為η-型激子阻擋層，Al為陰極的本發明，其制備過程如下:
[0010]a)用標準工藝清洗ITO玻璃襯底；
[0011]b)用真空蒸發方法在ITO上制備一層NPB P-型激子阻擋層；
[0012]c)用真空共蒸發方法在NPB上制備NdPc:C60激基復合物光敏層
[0013]d)用真空蒸發方法在NdPc:C60薄膜上制備一層BCP n_型激子阻擋層；
[0014]e)用真空蒸發方法在BCP制備Al薄膜作為陰極；
[0015]f)將制作的器件封裝。
【主權項】
1.一種基于激基復合物光敏層的紅外有機光敏二極管，其特征是它由透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基復合物光敏層、Π-型激子阻擋層和陰極組成，從下至上，其順序依次是透明襯底、透明陽極、P-型激子阻擋層、激基復合物光敏層、η-型激子阻擋層和陰極。2.權利要求1所述的基于激基復合物光敏層的紅外有機光敏二極管，其特征是，激基復合物光敏層是由能夠形成激基復合物的一種施體分子和另一種受體分子組成的混合薄膜或多個層疊在一起的施體-受體平面異質結。
【專利摘要】本發明公開了一種基于激基復合物光敏層的紅外有機光敏二極管的設計與制備方法，其特征是：(1)它由透明襯底、透明陽極、p-型激子阻擋層、激基復合物光敏層、n-型激子阻擋層和陰極組成，從下至上，其順序依次是透明襯底、透明陽極、p-型激子阻擋層、激基復合物光敏層、n-型激子阻擋層和陰極；(2)激基復合物光敏層是由能夠形成激基復合物的一種施體分子和另一種受體分子組成的混合薄膜或多個層疊在一起的施體-受體平面異質結。
【IPC分類】H01L51/42, H01L51/46
【公開號】CN104916780
【申請號】CN201410091616
【發明人】彭應全, 鄭挺才, 呂文理, 張建萍
【申請人】蘭州大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2014年3月12日