本發(fā)明屬于光電探測器的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外-可見有機(jī)光電探測器的制備方法，尤其涉及一種基于F₄-TCNQ/C60結(jié)構(gòu)的紫外-可見有機(jī)光電探測器的制備方法。

背景技術(shù)：

光電探測器件在眾多領(lǐng)域中起著極為重要的作用，例如圖像識別、通信傳輸、環(huán)境檢測、救援協(xié)助等。然而現(xiàn)有的探測器件對光譜的響應(yīng)較窄，當(dāng)前較為成熟的GaN、Si及InGaAs無機(jī)光電探測器對應(yīng)的響應(yīng)波段分別為紫外（0.25um~0.4um）、可見（0.45um~0.8um）和近紅外（0.9um~1.7um），但是近紅外的InGaAs探測器需要在低溫下才能正常工作。無機(jī)光電探測器呈現(xiàn)出檢測波段分立，這在一定程度上制約了各個領(lǐng)域的研究和發(fā)展，因此，尋找一種具有寬光譜響應(yīng)的光電材料顯的十分緊迫。近年來的研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)光電材料具有寬光譜響應(yīng)和高探測率的特點(diǎn)。

中國專利CN 105552242 A的中國發(fā)明專利申請公開了一種用于半導(dǎo)體器件的雙電荷注入層的制備方法，利用油性溶液旋轉(zhuǎn)涂布與水性溶液旋轉(zhuǎn)涂布相間成膜的方法，制備了摻雜F₄-TCNQ的HAT-CN和MoO₃：CuPc薄膜的OLED器件。但該方法需要臭氧環(huán)境下處理，同時需要不同溫度（60℃、150℃）退火處理，工藝復(fù)雜繁瑣。

中國專利CN 105118921 A的中國發(fā)明專利申請公開了一種高外量子效率和寬光譜響應(yīng)的有機(jī)光電探測器及其制備方法，采用的是光刻及蒸鍍的方法，利用TPB1、BmPypb、LiF或MgF₂作為電子注入阻擋層，4P-NPB、Alq₃或TPBi為轉(zhuǎn)化層，以SnPc或者SnNcCl₂摻雜C60或C70為有源層制備了光電探測器件。雖然其光譜響應(yīng)波段從300nm到1000nm，但是其需要加-10V的偏壓，且其需要光刻等工藝，工藝復(fù)雜繁瑣。

Theerasak Juagwon等（Different Photoresponses for Positive and Negative Biases of CuPc/C60 Heterojunction Nanostructures. Advanced Materials Research，1103(2015)61-68）先利用光刻在玻璃襯底上制備一層ITO薄膜，接著利用熱蒸鍍依次蒸鍍CuPc薄膜和C60薄膜，最終制備的CuPc/C60有機(jī)薄膜結(jié)構(gòu)可以響應(yīng)450nm~700nm的可見光波段，其響應(yīng)波段較窄，且其光電流只有pA量級。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于F₄-TCNQ/C60結(jié)構(gòu)的紫外-可見有機(jī)光電探測器的制備方法，制備得到的F₄-TCNQ/C60有機(jī)光電探測器件具有較大的光譜響應(yīng)，其響應(yīng)波段從350nm（紫外）到700nm（可見光）。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

將表面清洗干凈的透光襯底置于熱蒸發(fā)鍍膜儀的生長室中，并將導(dǎo)電薄膜電極層的材料粉末、F₄-TCNQ粉末、C60粉末、金屬薄膜電極層的金屬顆粒分別放置于四個鉬舟內(nèi)，并將四個鉬舟安裝在生長室的四對電極上，生長室抽真空至9.0~9.5×10^-4Pa，先對裝有導(dǎo)電薄膜電極層的材料粉末的鉬舟進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，在透光襯底上蒸鍍導(dǎo)電薄膜層，蒸鍍完畢后將電流調(diào)為零，于真空度9.0~9.5×10^-4Pa下自然冷卻5min；再采用相同的方法依次繼續(xù)蒸鍍F₄-TCNQ薄膜層、C60薄膜層和金屬薄膜電極層，最終制備得到所述基于F₄-TCNQ/C60結(jié)構(gòu)的紫外-可見有機(jī)光電探測器；

所述導(dǎo)電薄膜層、F₄-TCNQ薄膜層、C60薄膜層和金屬薄膜電極層蒸鍍時的蒸發(fā)速率分別為2?/s、0.5?/s、1.5?/s、2?/s。

作為優(yōu)選，所述透光襯底的材質(zhì)為玻璃、石英或藍(lán)寶石。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電薄膜層的材質(zhì)為ITO或ZnO。

作為優(yōu)選，所述F₄-TCNQ薄膜層的厚度為2~15nm。

作為優(yōu)選，所述C60薄膜層的厚度為50~100nm。

作為優(yōu)選，所述金屬電極鋁電極或銀電極。

更優(yōu)選，所述F₄-TCNQ薄膜層的厚度為3nm。

更優(yōu)選，所述C60薄膜層的厚度為60nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

（1）采用本發(fā)明所提供方法制備得到的基于F₄-TCNQ/C60結(jié)構(gòu)的紫外-可見有機(jī)光電探測器件光譜響應(yīng)波段范圍大，無需制冷、無需加偏壓即可響應(yīng)從紫外波段（350nm）一直到可見光波段（700nm）；制得的光電器件具有良好重復(fù)性和穩(wěn)定性。

（2）本發(fā)明采用熱蒸鍍法鍍膜，相比于其它鍍膜方法（如磁控濺射等，其靶材需要向廠方定制），熱蒸鍍法對蒸發(fā)源的形狀沒有嚴(yán)格要求，大大縮短工藝時間，提高效率；另一方面，熱蒸鍍制備有機(jī)光電器件相比于其它制備方法，如磁控濺射、溶液法等，所需的襯底溫度低，在常溫下即可制備，制備工藝溫和，設(shè)備常規(guī)簡單，操作方便，制作成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法制備的光電探測器件結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為透光襯底、2為導(dǎo)電薄膜電極層、3為F₄-TCNQ薄膜層、4為CuPc薄膜層、5為金屬薄膜電極層；

圖2是實施例1制備的光電器件的光電流特性曲線；

圖3是實施例2制備的光電器件的光電流特性曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：

實施例1

將表面清洗干凈的玻璃襯底1（15*15*1mm）置于熱蒸發(fā)鍍膜儀（廠家：北京儀器廠，型號：DM-450C）的生長室中，襯底欲沉積表面朝下放置。再將ITO粉末、F₄-TCNQ粉末、C60粉末、金屬鋁顆粒分別放置于四個鉬舟內(nèi)，并將四個鉬舟安裝在生長室的四對電極上。生長室抽真空至9.0×10^-4Pa，先對裝有ITO粉末的鉬舟進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，通過膜厚檢測儀（廠家：INFICON公司，型號：SQM-160）使其蒸發(fā)速率維持在2?/s，蒸發(fā)至厚度為100nm后將電流調(diào)為零，即完成ITO導(dǎo)電薄膜電極層2的蒸鍍。利用相同的方法依次蒸鍍F₄-TCNQ薄膜層3、C60薄膜層4、金屬鋁薄膜電極層5，其蒸發(fā)速率分別為0.5?/s、1.5?/s、2?/s，蒸發(fā)至厚度分別為3nm、60nm、100nm。每層膜蒸鍍完成后均在真空（9.0×10^-4Pa）環(huán)境下自然冷卻5min，再蒸鍍下一層膜，最終制備得到ITO/ F₄-TCNQ/ C60/Al光電器件。

制得的ITO/ F₄-TCNQ/ C60/Al光電器件的光電流特性如附圖2所示。在零偏壓下，沒有光照的情況下通過其電流接近于零，當(dāng)分別照射350nm、400nm、500nm、600nm和700nm的光后，通過其電流分別約為270nA、215nA、192nA、63nA和5nA，當(dāng)撤去光照后，通過其電流又變?yōu)榱?，說明該實施例制備的光電器件對350nm到700nm波段的光具有響應(yīng)。通過計算可得出該光電器件對350nm光的探測率可達(dá)1.7×10¹¹Jones。

實施例2

將表面清洗干凈的石英襯底1（15*15*1mm）置于熱蒸發(fā)鍍膜儀（廠家：北京儀器廠，型號：DM-450C）的生長室中，襯底欲沉積表面朝下放置。再將ITO粉末、F₄-TCNQ粉末、C60粉末、金屬鋁顆粒分別放置于四個鉬舟內(nèi)，并將四個鉬舟安裝在生長室的四對電極上。生長室抽真空至9.0×10^-4Pa，先對裝有ITO粉末的鉬舟進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，通過膜厚檢測儀（廠家：INFICON公司，型號：SQM-160）使其蒸發(fā)速率維持在2?/s，蒸發(fā)至厚度為100nm后將電流調(diào)為零，即完成ITO薄膜電極層2的蒸鍍。利用相同的方法依次蒸鍍F₄-TCNQ薄膜層3、C60薄膜層4、金屬鋁薄膜電極層5，其蒸發(fā)速率分別為0.5?/s、1.5?/s、2?/s，蒸發(fā)至厚度分別為6nm、60nm、100nm。每層膜蒸鍍完成后均在真空（9.0×10^-4Pa）環(huán)境下自然冷卻5min，再蒸鍍下一層膜，最終制備得到ITO/ F₄-TCNQ/ C60/Al光電器件。

制得的ITO/ F₄-TCNQ/ C60/Al光電器件的光電流特性如圖3所示。在零偏壓下，沒有光照的情況下通過其電流接近于零，當(dāng)分別照射350nm、450nm、550nm和650nm的光后，通過其電流分別約為290nA、340nA、87nA和26nA，當(dāng)撤去光照后，通過其電流又變?yōu)榱悖f明該實施例制備的光電器件對350nm到700nm波段的光具有響應(yīng)。通過計算可得出該光電器件對350nm光的探測率可達(dá)1.8×10¹¹Jones。

以上僅列舉了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)所作的任何改變均落入本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。