传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器及制法

本发明属于有机光电探测器领域，特别涉及一种传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法。

背景技术：

1、具有倍增效应的体异质结有机光电探测器具有制备工艺简单、柔性可弯曲、低成本等优点，在生物、医疗、安防等领域具有广泛的应用前景。然而，目前大多数该类器件通过旋涂水溶性溶液聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(pedot:pss)作为传输层，这在一定程度上影响活性层的成膜及结晶质量，进而限制了器件性能的进一步提升。因此，寻找一种优质的功能层来代替pedot:pss，改善器件性能是当前该类器件研究面临的一个重要问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法。

2、本发明提供的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，依次包括：阳极层、金属氧化物复合层、活性层、阴极层，

3、所述金属氧化物复合层依次包括第一金属氧化物层和第二金属氧化物层。

4、进一步，

5、所述第一金属氧化物层为单层金属氧化物层且为氧化钼层；

6、所述第二金属氧化物层为氧化铝层；

7、所述氧化钼层的厚度为5±1.5nm；

8、所述氧化铝层的厚度为0.8±0.15nm。

9、进一步，

10、所述活性层所用的材料为聚3-己基噻吩:苯基-c70-丁酸甲酯，其质量比为100:0.8～100:1.2，所述活性层的厚度为214±2nm。

11、进一步，

12、所述活性层所用的材料质量比为100:1，

13、所述氧化钼层的厚度为5±0.2nm；

14、所述氧化铝层的厚度为0.8±0.02nm

15、所述活性层的厚度为214±0.2nm。

16、进一步，

17、所述阳极层为氧化铟锡层，阴极层为铝膜或金膜。

18、本发明还提供传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，包括步骤：

19、步骤一：在基底的阳极层上热蒸镀第一金属氧化物层；

20、步骤二：在所述第一金属氧化物层上，利用原子层沉积技术沉积第二层金属氧化物层，由所述第一金属氧化物层和第二层金属氧化物层构成金属氧化物复合层；

21、步骤三：在所述金属氧化物复合层上旋涂活性层溶液，形成活性层；

22、步骤四：在所述活性层上热蒸镀阴极金属形成阴极层，获得完成的探测器器件。

23、进一步，

24、所述第一金属氧化物层为单层金属氧化物层且为氧化钼层，

25、在所述步骤一中，采用氧化钼粉体作为蒸镀材料，真空蒸镀炉炉内真空度≤0.002帕，固定所述基底的转盘转速5～10转/分钟，进行蒸镀，控制薄膜生长速率维持在0.01～0.04nm/s，所述氧化钼层的厚度为5±1.5nm，

26、所述真空蒸镀炉集成于第一真空手套箱内，将完成蒸镀后的所述基底，在所述第一真空手套箱内静置至少3～8分钟，

27、所述第二金属氧化物层为氧化铝层，

28、在所述步骤二中，原子层沉积系统的沉积腔室内的腔体温度为120～180℃及压强达到16～24帕，利用三甲基铝和水不断交替反应，以1圈0.08～0.12nm的速率沉积氧化铝，生成0.8±0.15nm厚度的所述氧化铝层；

29、所述原子层沉积系统集成于第二真空手套箱中，将完成原子层沉积后的所述基底转移至沉积腔体外，在所述第二真空手套箱内静置至少3～8分钟。

30、进一步，

31、在所述步骤一中，所述真空蒸镀炉炉内真空度≤0.0005帕，固定所述基底的转盘转速8转/分钟，进行蒸镀，控制薄膜生长速率维持在0.02-0.03nm/s，所述氧化钼层的厚度为5±0.2nm；

32、所述基底，在所述第一真空手套箱内静置至少5分钟，

33、在所述步骤二中，所述沉积腔室内的腔体温度为150℃及压强达到20帕，利用三甲基铝和水不断交替反应，以1圈0.1nm的速率沉积氧化铝，所述氧化铝层的厚度为0.8±0.02nm；

34、所述基底在所述第二真空手套箱内静置至少5分钟。

35、进一步，

36、所述活性层溶液为25～35微升聚3-己基噻吩:苯基-c70-丁酸甲酯混合溶液，其质量比为100:0.8～100:1.2；

37、所述步骤三用到的匀胶机和加热台均集成于第三真空手套箱中；

38、所述步骤三包括：

39、将沉积完所述第二金属氧化物层的所述基底转移至所述第三真空手套箱里，静置至少3～8分钟；

40、利用所述匀胶机以800～1200转/分钟的转速旋涂所述活性层溶液25～35秒，所述活性层的厚度214±2nm；

41、将完成旋涂的所述基底放置在所述加热台上，65～95℃下退火15～25秒，再在所述第三真空手套箱中静置12～18分钟。

42、进一步，

43、所述活性层溶液为30微升聚3-己基噻吩:苯基-c70-丁酸甲酯混合溶液，其质量比为100:1；

44、所述步骤三中，

45、将沉积完所述第二金属氧化物层的所述基底转移至所述第三真空手套箱里，静置至少5分钟；

46、利用所述匀胶机以1000转/分钟的转速旋涂所述活性层溶液30秒，所述活性层的厚度214±0.2nm；

47、将完成旋涂的所述基底放置在所述加热台上，80℃下退火20秒，再在所述第三真空手套箱中静置15分钟。

48、本发明还提供一种传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，采用上述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法制得。

49、为了实现高性能的有机光电倍增探测器，本发明提供的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器中，采用可作为空穴传输层的氧化钼层及界面层的氧化铝层组成金属氧化物复合层，此金属氧化物复合层的存在，可避免传输层对活性层的影响，改善了活性层的成膜质量，进一步调节载流子的运输、减少表面缺陷和界面反应，从而有效地提高器件的性能。此外，本发明中，活性层采用给受体材料的质量比为100:1，少量的受体料作为陷阱辅助外电路载流子的注入，这使得制备出的有机光电倍增探测器有很高的灵敏度。

50、实验证实，本发明中金属氧化物复合层的存在，相比于单层金属氧化物层标准器件，在不影响亮态响应性能的前提下，暗电流显著降低，并且可以在正、反向偏压下均有较高的亮暗电流差，并且含有金属氧化物复合层的器件相比于标准器件的性能，信号对比度也有较大地提升。

51、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，依次包括：阳极层、金属氧化物复合层、活性层、阴极层，

2.如权利要求1所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，

3.如权利要求1-2任一所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，

4.如权利要求3所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，

5.如权利要求1-2任一所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，

6.传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，其特征在于，包括步骤：

7.根据权利要求6所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，其特征在于，

9.根据权利要求7或8所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法，其特征在于，

11.传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器，其特征在于，采用权利要求6-10任一项所述的传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器制法制得。

技术总结
本发明提供一种传输层为金属氧化物复合层的有机光电倍增探测器及其制法，所述有机光电倍增探测器依次包括：阳极层、金属氧化物复合层、活性层、阴极层，其中，所述金属氧化物复合层依次包括第一金属氧化物层和第二金属氧化物层；所述第一金属氧化物层为单层金属氧化物层且为氧化钼层，所述第二金属氧化物层为氧化铝层，所述氧化钼层的厚度为5±1.5nm，所述氧化铝层的厚度为0.8±0.15nm。本发明改善了活性层的成膜质量，可进一步调节载流子的运输、减少表面缺陷和界面反应，从而有效地提高器件的性能。

技术研发人员：石林林,李耀江,常铭茹,崔艳霞,李国辉,冀婷,王文艳,郝玉英
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14