一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管

一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管
【技术领域】
1.本发明涉及光电子器件的制备领域，具体涉及一种具有识别红光-红外光功能的有机光敏二极管。


背景技术：

2.近年来，有机光敏二极管因其具有柔性、可大面积制备、工艺简单、成本低廉的优点被广泛研究。有机光敏二极管的结构自下而上依次包括衬底、底电极、有机光敏功能层和顶电极。其中有机光敏功能层通常采用平面异质结或体异质结结构，底电极通常采用透明的导电金属氧化物(铟锡氧化物，ito)作为阳极，而顶电极通常采用低功函数的金属(例如铝、银或镁银合金等)作为阴极。通常，有机光敏二极管器件在特定范围具有光响应，例如紫外、可见和近红外光区域。此外，涵盖了紫外、可见和近红外区域的宽光谱有机光敏二极管也有所报道。然而宽光谱光敏二极管只能用于探测入射光的强度，对于入射光波段的识别需要借助特殊的手段，例如在入射光路上添加滤光片，使得特定波段的光入射到光敏二极管。本发明提出一种基于给体/受体/给体三层平面异质结结构的有机光敏二极管，给体分别采用有机红光光敏给体和近红外光敏给体，器件在正向偏压和反向偏压下分别用于近红外光和红光的检测，从而实现对红光和近红外光的识别功能。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种具有识别红光-近红外光功能的有机光敏二极管，该器件在正向偏压和反向偏压下分别用于近红外光和红光的检测，实现对红光和近红外光的识别功能。
4.本发明采用如下技术方案进行实施：
5.一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管，其特征在于有机功能层采用“给体/受体/给体”三层平面异质结结构，器件结构为：透明衬底/透明阳极/有机红光光敏给体/有机受体/有机近红外光敏给体/金属阴极。
6.在黑暗下，当器件施加正偏压时，由于受体/近红外光敏给体平面异质结在反偏条件下，使得器件处于截止状态；反之，当器件施加反偏压时，红光光敏给体/受体平面异质结在反偏条件下，器件处于截止状态。可见，在正偏和反偏下，器件均处于截止状态，保证了较低的暗电流。
7.当入射光为红光时，正偏压下，受体/近红外光敏给体平面异质结为反偏状态，红色光敏给体中的光生激子无法有效解离，不能产生明显的光电流；反偏压下，红光光敏给体/受体平面异质结反偏，该异质结界面的强电场使红色光敏给体中的光生激子有效解离，从而产生明显的光电流。当入射光为近红外光时，正偏压下，受体/近红外光敏给体平面异质反偏，近红外光敏给体中的光生激子在该异质结界面有效解离，可产生明显的光电流；反偏压下，红色光敏给体/受体平面异质结反偏，近红外光敏给体中的光生激子无法有效解离，无法产生明显的光电流。
8.基于上述的器件工作机理，当该器件用于识别红光和近红外光时，如果器件仅在正偏压下检测到光电流，则入射光为近红外光；如果器件仅在反偏压下检测到光电流，则入射光为红光。
【附图说明】
9.图1为本发明一种具有红光-近红外光识别功能的有机光敏二极管结构示意图。
【具体实施方式】
10.为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明权利要求保护的范围，实施例中所涉及的各种材料、试剂，均可通过商业途径购买得到。
11.实施例1：一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管采用玻璃作为衬底，透明导电薄膜ito作为阳极，器件制备步骤如下：(1)采用曝光刻蚀方法将玻璃衬底上的ito刻蚀成所需要的条形图案；(2)采用高真空热蒸发的方法在玻璃/ito基底上沉积50nm的酞菁铜作为有机红光光敏给体；(3)采用高真空热蒸发的方法在上述(2)的有机薄膜之上沉积50nm的富勒烯c60作为受体；(4)采用高真空热蒸发的方法在上述(3)的有机薄膜之上沉积50nm的萘酞菁锡作为有机近红外光敏给体；(5)采用高真空热蒸发的方法在上述(4)的有机功能层之上沉积50nm的金作为阴极，通过掩膜板控制金电极的形状。


技术特征：
1.一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管，其特征在于有机功能层由给体/受体/给体三层平面异质结构成，器件结构为：透明衬底/透明阳极/有机红光光敏给体/有机受体/有机近红外光敏给体/阴极。2.如权利要求1所述的一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管，其特征在于：在器件两端施加不同方向的偏置电压时，在红光和近红外光光照下有不同的光响应特性。器件在正偏压下检测到光电流时，则入射光为近红外光；器件在反偏压下检测到光电流时，则入射光为红光。

技术总结
本发明公开了一种用于红光-近红外光识别的有机光敏二极管，其特征在于有机功能层采用给体/受体/给体三层平面异质结结构，器件结构为：透明衬底/透明阳极/有机红光光敏给体/有机受体/有机近红外光敏给体/金属阴极。基于该结构的有机光敏二极管可在正向偏压和反向偏压下分别用于近红外光和红光的检测，从而实现对红光和近红外光的识别功能。对红光和近红外光的识别功能。对红光和近红外光的识别功能。


技术研发人员：郑浩臣 吕文理 李轩 彭应全 徐苏楠
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/8/26