本發(fā)明涉及紫外光探測器，特別是涉及一種基于有機材料的紫外光電探測器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紫外線傳感設備在多個行業(yè)中發(fā)揮著關鍵作用，廣泛應用于醫(yī)療領域、半導體微芯片制造領域、環(huán)境監(jiān)測領域等，紫外線傳感設備通過對太陽光中的紫外線強度進行檢測和測量，能夠幫助人們了解紫外線的強度，進而采取防護措施或加以應用。

2、紫外線傳感器依據(jù)檢測原理不同可以分為光致變色傳感器和光電探測器，作為紫外光檢測和測量的主要設備。其中光致變色傳感器重復性差，瞬時響應強度低，光致變色傳感器對微弱的光信號變化不敏感，測量結(jié)果的準確性會受到影響，這限制了其在需要高精度測量的場合應用。

3、紫外光電探測器被認為是現(xiàn)代光電技術(shù)的重要組成部分，通過將紫外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，用來探測紫外輻射水平，紫外光電探測器不容易受到長波長電磁干擾，具有良好的隱蔽性，因此紫外光電探測器在空間探測和軍事領域的應用中具有獨特的優(yōu)勢，在日常生活中，紫外光電探測器也可對如滅菌、水凈化處理、環(huán)境監(jiān)測、uv固化等技術(shù)過程中的紫外線輻射強度和劑量進行準確檢測，提供數(shù)據(jù)參考。

4、當前對紫外線的研究主要集中在藍光以外的不可見輻射區(qū)域，紫外線輻射不可見區(qū)主要有三個，分別為：uvc(200-280nm)輻射光譜區(qū)、uvb(280-320nm)輻射光譜區(qū)和uva(320-400nm)輻射光譜區(qū)，由于這部分紫外輻射不能用肉眼觀察到，需要利用紫外光電探測器對其進行觀察，尤其是對uva輻射光譜區(qū)的監(jiān)測：uva輻射光譜區(qū)(可見盲區(qū))又稱長波黑斑效應紫外線，太陽光中超過98％的uva能夠穿透臭氧層和云層達到地球表面，uva可以直接對人體的皮膚層造成影響，破壞皮膚中的彈性纖維和膠原蛋白纖維，使皮膚膚色變深和老化，長期暴曬還有導致皮膚產(chǎn)生癌變的風險。

5、市面上常見的紫外光電探測器主要有光電倍增紫外光電探測器和硅(si)基紫外光電探測器，光電倍增紫外光電探測器雖然具有光敏面積大、響應速度快等優(yōu)點，但是光電倍增探測器體積龐大、制備成本高、對溫度敏感，導致其在許多應用場景中使用受限；與光電倍增紫外光電探測器相比，硅基紫外光電探測器制備工藝成熟，適應性好，應用也更加廣泛，但是硅基紫外光電探測器的制備材料硅的帶隙相對較小，更有利于可見光響應，而不利于對紫外線的響應，因此需要額外利用濾光片和封裝技術(shù)來減少硅的廣泛光譜吸收，這樣會額外增加硅基紫外光電探測器設備的制備成本，還會增加設備的體積；不僅如此，在使用過程中，研究人員還發(fā)現(xiàn)原材料硅在高溫和高壓下的低電阻特性也會造成硅基紫外光電探測器性能降低。

6、綜上可見，目前市面上的紫外光電探測器在一定程度上都相對容易受到外界環(huán)境的影響，再加上原料特性的限制，影響了紫外光電探測器的使用，因此亟需一種能夠?qū)梢娒ぷ贤夤鈪^(qū)進行檢測的紫外光電探測器，既可以降低外界環(huán)境對紫外光電探測器的影響，提高對可見盲紫外光區(qū)檢測的靈敏性和準確性，還具有小巧、便攜的結(jié)構(gòu)特點，減少外界環(huán)境的限制，擴大其使用場景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于有機材料的紫外光電探測器；

2、本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于有機材料的紫外光電探測器的制備方法。

3、為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

4、一種基于有機材料的紫外光電探測器，也可被簡稱為有機紫外光電探測器，包括自下向上設置的透明剛性襯底、底電極、電子傳輸層、修飾層、光活性層、空穴傳輸層以及頂電極；或者是自下向上設置的透明剛性襯底、底電極、空穴傳輸層、光活性層、電子傳輸層以及頂電極。

5、進一步地，所述光活性層為聚合物給體和有機受體共混形成的薄膜，所述聚合物給體包括但不限于pbdb-t、pm6、d18，有機受體以吸收紫外光的非富勒烯受體為主；

6、進一步地，所述有機受體包括但不限于f-2f、ch-4f、ch-4cl、ch17、y6；

7、進一步地，所述聚合物給體為pm6，所述有機受體為ch-4f；

8、進一步地，所述聚合物給體和有機受體的質(zhì)量比為1:1-1:100，以實現(xiàn)光活性層對不同波長光的吸收，從而改善器件的整體性能；

9、進一步地，所述聚合物給體和有機受體的質(zhì)量比為1:1；

10、進一步地，所述光活性層厚度為10nm-200nm。

11、進一步地，所述透明剛性襯底包括但不限于石英片或其他對紫外光的透過率大于90％的高透光性的透明剛性基底；

12、進一步地，所述透明剛性襯底為石英片。

13、進一步地，所述底電極包括但不限于氧化銦錫、金屬納米線、碳納米管、導電聚合物、金屬網(wǎng)格、石墨烯、ph1000。

14、進一步地，所述頂電極包括但不限于銀、金、鋰、鈣、鍶、鋇、銦、鎂、鋁、銅。

15、進一步地，所述電子傳輸層為zno納米顆粒、zno納米晶、tio2、sno2、wo3、pdino、pndit-f3n的其中一種或多種。

16、進一步地，所述空穴傳輸層包括但不限于moo3、pedot:pss、cuox、wo3、niox、sam-2pacz。

17、采用不同類型的電子傳輸層和空穴傳輸層，可以調(diào)節(jié)有機紫外光電探測器的漏電流，從而改善工作偏壓下的有機光電探測器的暗電流，提升有機光電探測器的探測能力。

18、進一步地，所述修飾層包括但不限于pfn-br、peie、pfn/pfbt。

19、由上述材料制備得到的有機紫外光電探測器，選擇具有高透光性的透明剛性襯底，可以提高紫外光電探測器對可見盲紫外光區(qū)的響應度，光活性層通過聚合物給體和有機受體的合理搭配，能夠提高紫外光電探測器的光電轉(zhuǎn)化效率，同時也能夠避免如硅基紫外光電探測器中由于原料硅的影響，導致探測器性能下降的問題。

20、進一步地，提供一種基于有機材料的紫外光電探測器的制備方法，具體地包括以下步驟：

21、s1、透明剛性襯底的準備：

22、用玻璃清洗液、去離子水、丙酮、異丙醇依次超聲清洗透明剛性襯底，再使用氮氣槍吹干透明剛性襯底表面，在紫外臭氧處理器中進行照射，放置于玻璃培養(yǎng)皿中備用；

23、進一步地，所述透明剛性襯底為石英片；

24、進一步地，在紫外臭氧處理器中進行照射15min；

25、s2、底電極的制備：

26、將配制好的底電極溶液旋涂到透明剛性襯底上，進行退火處理后得到底電極；

27、進一步地，旋涂轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)；

28、進一步地，退火條件為：在130℃下退火0.5小時；

29、s3、空穴傳輸層的制備：

30、將空穴傳輸層材料與去離子水共混稀釋，經(jīng)超聲充分分散后使用濾膜過濾，并將其旋涂在底電極上，退火處理后得到空穴傳輸層；

31、進一步地，空穴傳輸層材料與去離子水以1:1的比例共混稀釋；

32、進一步地，所述濾膜為pes?0.45微米孔徑濾膜；

33、進一步地，所述退火條件為：在150℃下退火0.5小時；

34、s4、光活性層的制備：

35、將聚合物給體和有機受體按1:1-1:100的質(zhì)量比溶解于氯仿溶劑中，將配置好的溶液旋涂到空穴傳輸層上，退火后得到光活性層；

36、進一步地，所述聚合物給體和有機受體按1:1-1:100的質(zhì)量比溶解于氯仿溶劑中，在45℃下溶解5小時再進行旋涂，旋涂轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)；

37、進一步地，所述退火條件為100℃下退火10分鐘；

38、s5、電子傳輸層的制備：

39、將電子傳輸層溶于甲醇中，攪拌后將配制好的溶液旋涂到活性層上，得到電子傳輸層；

40、進一步地，將2g的電子傳輸層溶于2ml甲醇中，攪拌6小時后將配制好的溶液在3000轉(zhuǎn)下旋涂到活性層上，得到電子傳輸層；

41、s6、頂電極的蒸鍍：

42、在電子傳輸層上蒸鍍一層頂電極，得到所述紫外光電探測器；

43、進一步地，蒸鍍頂電極厚度為200nm。

44、在上述制備方法的基礎上，可根據(jù)需要在電子傳輸層和光活性層之間增設修飾層。

45、進一步地，由于有機紫外光電探測器具有輕量化、柔性佳和生物相容性好等特點，可將有機紫外光電探測器應用于制備可穿戴產(chǎn)品。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

47、1.為了提高光電探測器的應用范圍，本技術(shù)提供一種基于有機材料的紫外光電探測器，基于有機材料的紫外光電探測器可對可見盲紫外區(qū)產(chǎn)生光電響應，提高該紫外光電探測器在可見盲紫外區(qū)使用的普適性，減少外界環(huán)境對紫外光電探測器的影響，使其不僅具有良好的響應性，同時還具有高靈敏度，可在科研、軍事、醫(yī)療等領域進行推廣；且基于有機材料的紫外光電探測器中使用的有機材料，具有生產(chǎn)工藝簡單、結(jié)構(gòu)可調(diào)、溶解性強、機械柔韌性好、重量輕、成本低的優(yōu)勢，改善了現(xiàn)有無機紫外光電探測器制備工藝復雜、能耗高的情況。

48、2.在本技術(shù)中，對聚合物給體和有機受體進行合理搭配，制備得到具有良好性狀的光活性層，提升光電探測器對可見盲紫外區(qū)的響應能力，克服了傳統(tǒng)硅探測器在可見盲紫外區(qū)響應弱的缺點，通過簡單的制備技術(shù)，開發(fā)出滿足需求的紫外光電探測器。

49、3.基于有機材料的紫外光電探測器質(zhì)量較小，可塑性更好，更加適合用來制作大規(guī)模的器件，也可將其用于可穿戴設備當中。