本發(fā)明屬于光電探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種長(zhǎng)壽命紫外光電探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)：

紫外光電探測(cè)器在醫(yī)療、軍事以及通訊等方面應(yīng)用廣泛，特別是大氣臭氧層破壞加大，輻射到地球上的紫外光越來(lái)越厲害，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注紫外線灼傷皮膚的問(wèn)題，需要方便的檢測(cè)紫外線的強(qiáng)度以便采取防護(hù)措施。常用的紫外敏感光電倍增管體積大、電壓高、成本較高。人們迫切希望開(kāi)發(fā)新型的紫外光電探測(cè)器。

近年來(lái)，有機(jī)紫外光電探測(cè)器因其制備方法簡(jiǎn)單、成本低廉、重量輕、可制備成柔性器件等突出優(yōu)點(diǎn)近點(diǎn)來(lái)受到廣泛的關(guān)注。如何提高有機(jī)光電探測(cè)器的探測(cè)性能、延長(zhǎng)器件的使用壽命達(dá)到實(shí)用化的要求是目前有機(jī)光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。特別是與無(wú)機(jī)光電探測(cè)器相比，有機(jī)光電探測(cè)器穩(wěn)定性差。這主要是由于有機(jī)活性材料的穩(wěn)定性能較差以及電極與有機(jī)薄膜在界面處的相互作用所造成的。例如，常用的電極材料為al電極，在al電極的蒸鍍過(guò)程或者器件制備完后的使用過(guò)程中，al元素會(huì)向有機(jī)層內(nèi)部擴(kuò)散，在水氧的作用下形成不導(dǎo)電的al2o3。當(dāng)器件的活性層存在al2o3時(shí)，電荷傳輸件性能的急劇下降，嚴(yán)重破壞器件的性能并且降低器件的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述有機(jī)紫外光電探測(cè)器所存在的問(wèn)題和不足，提供一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器，包括透明陽(yáng)極、紫外光敏層、陰極緩沖層、反射陰極所組成，其特征在于所述陰極緩沖層為復(fù)合陰極緩沖層，包括一層cuox和一層csco3。

進(jìn)一步的，所述的陰極緩沖層中cuox層的厚度為5nm，csco3層的厚度為0.5nm。

進(jìn)一步的，所述的透明陽(yáng)極為制備在玻璃襯底上的ito，方塊電阻為10-20ω。

進(jìn)一步的，所述的紫外光敏層為pin型結(jié)構(gòu)，其中p型層為m-mtdata，厚度10-30nm；i型層為m-mtdata與balq的混合膜，m-mtdata與balq的混合比例為按質(zhì)量比例為1：1進(jìn)行，混合膜厚度15-50nm；n型層為balq，厚度20-40nm。

進(jìn)一步的，所述的反射陰極為al，厚度為100-200nm。

一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于器件的制備包括步驟：s1透明陽(yáng)極處理、s2紫外光敏層沉積、s3陰極緩沖層沉積、s4反射陰極沉積。

進(jìn)一步的，步驟s1透明陽(yáng)極處理包括步驟a使用異丙醇、玻璃清洗液反復(fù)擦洗，b使用異丙醇、去離子水分別超聲處理20分鐘，c氮?dú)獯蹈桑琩紫外燈照射20分鐘過(guò)程。

進(jìn)一步的，步驟s2紫外光敏層沉積在真空鍍膜機(jī)中進(jìn)行，沉積過(guò)程中的真空度小于10^-4pa，沉積的厚度和速率通過(guò)石英晶振片進(jìn)行監(jiān)控。

進(jìn)一步的，步驟s3陰極緩沖層沉積在真空鍍膜機(jī)中進(jìn)行,按照先后順序依次制備cuox和csco3，其中cuox的制備采取加熱金屬cu絲的方法，cuox制備過(guò)程中鍍膜機(jī)真空度維持在1×10^-2pa-5×10^-2pa，沉積的厚度通過(guò)石英晶振片進(jìn)行監(jiān)控，cuox層的沉積速率控制在0.02-0.04nm/s，csco3層的沉積速率控制在0.05-0.1nm/s。

本發(fā)明cuox的制備采用低真空條件下加熱金屬cu絲的方法獲得，高溫條件下cu極易被氧化形成cuox，制備方法簡(jiǎn)單方便，成膜性能良好。本發(fā)明采用cuox/csco3作為陰極緩沖層，一方面cuox層具備良好的電荷傳輸性能，并且可以阻擋電極的al元素向有機(jī)層內(nèi)部的擴(kuò)散，避免了在有機(jī)層內(nèi)部形成al2o3的絕緣層，從而提高了器件的壽命，另一方面，csco3可以修飾陰極，降低電子注入勢(shì)壘，提高器件內(nèi)建電場(chǎng)，最終提高器件的探測(cè)性能。

總的說(shuō)來(lái)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)使用復(fù)合陰極緩沖層能有效阻擋al元素向器件內(nèi)部擴(kuò)散，防止在有機(jī)活性層內(nèi)形成al2o3絕緣層，大幅提高器件的壽命。(2)本發(fā)明的有機(jī)紫外光電探測(cè)器，制備方法簡(jiǎn)單，可以在真空鍍膜機(jī)內(nèi)一次制備完成，適合于大面積生產(chǎn)。(3)使用本發(fā)明可以制得厚度超薄，且重量超輕的探測(cè)器。除了玻璃基底的厚度外，金屬電極加上各功能層的總厚度不超過(guò)2μm。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的有機(jī)紫外光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明探測(cè)器的紫外光敏層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明探測(cè)器的陰極緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的使用cuox/csco3陰極緩沖層的探測(cè)器與對(duì)比器件在存儲(chǔ)100小時(shí)條件下歸一化的響應(yīng)度隨時(shí)間變化曲線。

具體實(shí)施方式

一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器，如圖1所示，包括透明陽(yáng)極、紫外光敏層、陰極緩沖層、反射陰極所組成；其中紫外光敏層結(jié)構(gòu)如圖2所示，紫外光敏層為pin型結(jié)構(gòu)，包括一層p型層，一層i型層，一層n型層；陰極緩沖層如圖3所示，為復(fù)合陰極緩沖層，包括一層cuox層和一層csco3層。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例一

一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器及其制備方法，選用方塊電阻15ω的ito導(dǎo)電玻璃作為透明陽(yáng)極，使用異丙醇、玻璃清洗液反復(fù)擦洗，使用異丙醇、去離子水分別超聲處理20分鐘，氮?dú)獯蹈珊笞贤鉄粽丈?0分鐘待用。將處理完的ito導(dǎo)電玻璃裝載入真空鍍膜機(jī)中，待鍍膜機(jī)內(nèi)的真空度達(dá)到10^-4pa后開(kāi)始依次沉積各功能層，采用石英晶振片監(jiān)控各功能層的厚度。首先沉積一層10nm的m-mtdata作為紫外光敏層的p型層，接著按照質(zhì)量比為1：1的比例，沉積一層50nm的m-mtdata和balq的混合薄膜作為紫外光敏層的i型層，然后沉積一層20nm的balq作為紫外光敏層的n型層。制備完紫外光敏層后，調(diào)節(jié)真空鍍膜機(jī)的真空度至5×10^-2pa，進(jìn)行陰極緩沖層的制備。首先沉積5nm的cuox層，采用加熱金屬cu絲的方法制備cuox層，cuox層的沉積速率控制在0.02nm/s，將真空鍍膜機(jī)的真空度抽到10^-4pa后接著沉積0.5nm的csco3層，csco3層的沉積速率控制在0.1nm/s。最后，在csco3層上沉積200nm的al完成器件的制備。

實(shí)施例二

一種長(zhǎng)壽命有機(jī)紫外光電探測(cè)器及其制備方法，選用方塊電阻10ω的ito導(dǎo)電玻璃作為透明陽(yáng)極，使用異丙醇、玻璃清洗液反復(fù)擦洗，使用異丙醇、去離子水分別超聲處理20分鐘，氮?dú)獯蹈珊笞贤鉄粽丈?0分鐘待用。將處理完的ito導(dǎo)電玻璃裝載入真空鍍膜機(jī)中，待鍍膜機(jī)內(nèi)的真空度達(dá)到10^-4后開(kāi)始依次沉積各功能層，采用石英晶振片監(jiān)控各功能層的厚度。首先沉積一層30nm的m-mtdata作為紫外光敏層的p型層，接著按照質(zhì)量比為1：1的比例，沉積一層15nm的m-mtdata和balq的混合薄膜作為紫外光敏層的i型層，然后沉積一層40nm的balq作為紫外光敏層的n型層。制備完紫外光敏層后，調(diào)節(jié)真空鍍膜機(jī)的真空度至1×10^-2pa，進(jìn)行陰極緩沖層的制備。首先沉積5nm的cuox層，采用加熱金屬cu絲的方法制備cuox層，cuox層的沉積速率控制在0.04nm/s，將真空鍍膜機(jī)的真空度抽到10^-4pa后接著沉積0.5nm的csco3層，csco3層的沉積速率控制在0.05nm/s。最后，在csco3層上沉積100nm的al完成器件的制備。對(duì)比器件除陰極緩沖層僅為0.5nmcsco3外，其余各功能層和制備方法與本發(fā)明的實(shí)施例完全一致。測(cè)得本發(fā)明的探測(cè)器與對(duì)比器件的探測(cè)器在365nm的紫外光照射下的響應(yīng)度分別為255ma/w和246ma/w，沒(méi)有明顯差別。但是本發(fā)明的探測(cè)器的壽命得到了大幅提高，如圖4所示。與不使用cuox/csco3陰極緩沖層的對(duì)比器件相比較，本發(fā)明使用cuox/csco3陰極緩沖層的探測(cè)器的響應(yīng)度在器件存儲(chǔ)100小時(shí)后仍保持初始響應(yīng)度的85%，而不使用cuox/csco3陰極緩沖層的對(duì)比器件的響應(yīng)度只保持了初始響應(yīng)度的40%。這就證明由于cuox/csco3復(fù)合陰極緩沖層的使用，大幅提高了有機(jī)紫外光電探測(cè)器件的壽命。