基于pbdt-tt-f∶pcbm体异质结红光探测器的光电特性

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1、基于PBDT-TT-F:PCBM体异质结红光探测器的光电特性安涛涂传宝杨圣吴俊宇西安理工大学摘要：采用旋涂工艺与蒸镀工艺结合的方法制备了PBDT-TT-F:PCBM体异质结红光探测器，研究了活性层的混合比例和厚度、退火温度等因素对器件光电特性的影响。实验结果表明:活性层PBDT-TT-F:PCBM的混合质量比为1:1.5、厚度为150nm、退火温度为100°C、时间为15min时制备的器件性能最佳，在波长为650nni、功率为6.6mW/cm2的光照下，探测器光电流密度可达到0.85mA/cm2,光

2、响应度达到128mA/Wo关键词：有机光电探测器;红光;活性层；光电特性;作者简介：安涛（1964-），男，陕西西安人，副教授，硕士生导师，1991年于西安理工大学获得硕士学位，主要从事新型功率半导体器件、新型半导体光电器件等方面的研究。E-mail:antao@xaut.cdu.cn收稿日期:2017-05-02PhotovoltaicCharacteristicsofPBDT-TT-F:PCBMBasedBulkHeterojunctionRedDetectorANTqoTUChuan-baoY

3、ANGShengWUJun_yuXi'anUniversityofTechnology;Abstract：PBDT-TT-F:PCBMbasedheterojunctionredphotodetectorswerefabricatedbytheexperimentalmethodcombinedwithspincoatingprocessandvapordepositionprocess.Theeffectsofthemixingdegreeandthicknessoftheactivelayer,

4、theannealingtemperatureandotherfactorsonthephotoelectricpropertiesofthedevicewerestudied.TheexperimcntairesuItsshowthattheperformanceofthedeviceisthebestwiththemixingmassratioofPBDT-TT-F:PCBMof1：1.5,thethicknessof150nm,theannealingtemperatureof100°C,an

5、dtheannealingtimeof15min,respectively.Thephotocurrentdensityofthediodeis0.85mA/cm2,andthelightresponseis128mA/W.Keyword：organicdetectors;redlight;activelayer;photoelectriccharacteristics;Received：2017-05-021引言有机半导体以其优异的光电特性越来越受到人们的关注，并且它还具备柔性易加工、成木低等优点

6、电。有机半导体器件己应用到很多领域，如有机电致发光器件(0LED)、有机光伏器件(0PV)、有机场效应晶体管(0FET)等。但现在对有机光皱二极管的研究还比较少。对于有机光敬二极管，要求其吸收光谱相对窄，有机材料由于其结构的多变性及可合成性较高，为有机光敏二极管提供了很多选择。但是由于有机红光吸收材料少及1，使得红光光敏二极管的研究远不及可见光和紫外光光敏二极管，而红光-红外光区域对光通信以及遥感等领域有着重要的应用固。有机光敏二极管的活性层包括单层结构、双层结构地、叠层结构和体异质结结构等，其屮体

7、异质结的活性层的优良特性被广泛认可固。体异质结器件的给受体在整个活性层内部经过充分的混合即适当退火处理后，其界面将形成于整个活性层内部，与平面异质结相比，虽然两者都是利用给受体界面效应来分离激子和转移电荷，但是体异质结的激子分离在整个活性层中的给受体界面处产生，而平面异质结结构器件由于大多有机物的扩散长度一般在5~20nm,所以有效的激子分离仅产生在平面异质结器件的给受体界面处的空间电荷区的儿个纳米范围内。本文采用有机聚合物红光吸收材料(PBDT-TT-F)作为给体，富勒烯衍生物(PCBM)作为受体

8、，LiF作为阴极缓冲层，PED0T:PSS为阳极缓冲层，制备了活性层为体异质结的有机光敏二极管，研究了活性层厚度、给受体混合比例、光照功率和退火温度对其光电特性的影响，得出了最优的器件制备参数。实验结果表明：活性层PBDT-TT-F:PCBM的混合比例为1：1.5、厚度为150nm＞退火温度为100°C、时间为15min时制备的器件性能最佳，在波长为650nm.功率为6.6mW/cm的光照下，探测器光电流密度可达到0.85mA/cm,光响应度达到128mA/Wo2实验