【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種以平面異質(zhì)結(jié)為光敏層的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件,屬于固體電子器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近紅外(nir)成像器件在夜視、安全、半導(dǎo)體晶片檢查以及醫(yī)學(xué)成像等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。一種重要的近紅外光成像的方法是利用近紅外上轉(zhuǎn)換器件將入射的近紅外光轉(zhuǎn)換為可見光，直接用肉眼或者相機(jī)來觀測。近年來，基于無機(jī)、混合有機(jī)/無機(jī)和有機(jī)材料的近紅外上轉(zhuǎn)換器件均有報道。有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件具有制作工藝簡單、制備成本低和高性能等優(yōu)勢。有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件可以簡單地通過將有機(jī)近紅外光敏層與有機(jī)發(fā)光二極管(organiclight-emittingdiode,oled)集成在一起而實現(xiàn)。文獻(xiàn)中報道的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)是將單層薄膜或者給體-受體混合薄膜作為近紅外光敏層，插入到常規(guī)oled的陽極與空穴傳輸層之間。在黑暗狀態(tài)下，由于近紅外光敏層阻擋空穴注入發(fā)光層，器件不發(fā)光或者發(fā)光強(qiáng)度很低。而在近紅外光入射下，近紅外光敏層吸收近紅外光，產(chǎn)生大量光生空穴，光生空穴注入到發(fā)光層，使器件發(fā)光或者發(fā)光強(qiáng)度增大，從而實現(xiàn)了將入射的近紅外轉(zhuǎn)換為可見光的功能。
在有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件中，有機(jī)近紅外光敏層的作用有兩點：第一，在黑暗下阻擋載流子(電子或者空穴)注入到發(fā)光層；第二，在近紅外光入射下產(chǎn)生光生載流子(光生電子和光生空穴)。單層薄膜作為光敏層主要的缺點是在黑暗下對于載流子的阻擋效率低，并且光生激子的離解效率低。給體-受體混合薄膜作為近紅外光敏層的缺點同樣有在黑暗下對于載流子的阻擋效率低，另外，給體-受體混合薄膜對于近紅外光的吸收效率往往低與純凈的半導(dǎo)體薄膜。給體-受體平面異質(zhì)結(jié)是一種在有機(jī)電子器件中常用的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的近紅外光敏二極管可以表現(xiàn)出較高的光暗電流比和量子效率，選擇合適光敏材料構(gòu)成平面異質(zhì)結(jié)，將其引入到上轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)中作為近紅外光敏層可以制備高性能的近紅外上轉(zhuǎn)換器件。
此外，oled由有機(jī)功能層、底電極和頂電極構(gòu)成。根據(jù)陽極和陰極的位置不同，oled有常規(guī)結(jié)構(gòu)和倒置結(jié)構(gòu)之分。在常規(guī)結(jié)構(gòu)中，陽極位于襯底之上，是底電極，陰極是頂電極；而在倒置結(jié)構(gòu)中，陰極位于襯底之上，是底電極，陽極是頂電極。因此，有機(jī)上轉(zhuǎn)換器件也可采用常規(guī)或者倒置oled結(jié)構(gòu)作為發(fā)光單元。倒置oled結(jié)構(gòu)的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件至今沒有報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種以平面異質(zhì)結(jié)為光敏層的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件。以給體-受體或者受體-給體平面異質(zhì)結(jié)為光敏層，以常規(guī)或者倒置oled為發(fā)光單元，可以構(gòu)造四種結(jié)構(gòu)的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件，第一種為“透明陰極/給體-受體平面異質(zhì)結(jié)光敏層/倒置oled功能層/陽極”，第二種為“透明陰極/倒置oled功能層/給體-受體平面異質(zhì)結(jié)光敏層/陽極”，第三種為“透明陽極/受體-給體平面異質(zhì)結(jié)光敏層/常規(guī)oled功能層/陰極”，第四種為“透明陽極/常規(guī)oled功能層/受體-給體平面異質(zhì)結(jié)光敏層/陰極”。
常規(guī)oled的功能層采用“空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層”的結(jié)構(gòu)，而倒置oled采用為“電子傳輸層/發(fā)光層/空穴傳輸層”的結(jié)構(gòu)。四種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件的工作原理分為為：在第一種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件中，給體-受體平面異質(zhì)結(jié)在黑暗下阻擋電子注入到發(fā)光層，器件不發(fā)光，而在近紅外光照下，給體-受體平面異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生光生電子注入到發(fā)光層，器件發(fā)光；第二種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件中，給體-受體平面異質(zhì)結(jié)在黑暗下阻擋空穴注入到發(fā)光層，器件不發(fā)光，而在近紅外光照下，給體-受體平面異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生光生空穴注入到發(fā)光層，器件發(fā)光；第三種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件中，受體-給體平面異質(zhì)結(jié)在黑暗下阻擋空穴注入到發(fā)光層，器件不發(fā)光，而在近紅外光照下，受體-給體平面異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生光生空穴注入到發(fā)光層，器件發(fā)光；第四種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件中，受體-給體平面異質(zhì)結(jié)在黑暗下阻擋電子注入到發(fā)光層，器件不發(fā)光，而在近紅外光照下，受體-給體平面異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生光生電子注入到發(fā)光層，器件發(fā)光。
【附圖說明】
圖1為采用第一種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明示意圖。
圖2為采用第二種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明示意圖。
圖3為采用第三種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明示意圖。
圖4為采用第四種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明示意圖。
【具體實施方式】
以鍍有銦錫氧化物(ito)透明導(dǎo)電薄膜的玻璃為襯底，并兼作透明陰極；以酞菁鉛/富勒烯(pbpc/c60)給體-受體平面異質(zhì)結(jié)為近紅外光敏層，以2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(bcp)為電子傳輸層，三(8-羥基喹啉)鋁(alq3)為發(fā)光層，n,n`-聯(lián)二苯-n,n`-bis(1-萘基)-(1,1`-聯(lián)苯)-4,4`-聯(lián)氨(npb)為空穴傳輸層，制備本發(fā)明中第一種和第二種結(jié)構(gòu)的有機(jī)近紅外上轉(zhuǎn)換器件。制備過程如下：
a)用標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗ito玻璃襯底；
b)將清洗過的ito玻璃襯底在紫外燈下處理10分鐘；
c)將基片裝載到具有多個有機(jī)材料熱蒸發(fā)源的真空鍍膜系統(tǒng)中，依次沉積各有機(jī)功能層，；
d)對于第一種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件，沉積順序(厚度)為：pbpc(60nm),c60(50nm),bcp(20nm),alq3(30nm)和npb(60nm)；
e)對于第二種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件，沉積順序(厚度)為：bcp(50nm),alq3(30nm),npb(30nm),pbpc(60nm)和c60(50nm)；
f)將沉積過用真空熱蒸發(fā)方法制備頂電極，第一種和第二種結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換器件分別沉積100nm金和鋁做為陽極，其形狀和面積由掩膜版確定。