一种用于RGB三原色识别的有机光敏二极管

摘要

本发明公开了一种用于RGB三原色识别的有机光敏二极管，其结构为“透明衬底/透明阳极/有机光敏层/阴极”，其中有机光敏层包含给体/受体/给体有机平面异质结结构，其中给体/受体/给体分别是蓝色光敏给体、绿色光敏受体和红色光敏给体。由于此器件采用了给体/受体/给体平面异质结结构，通过在器件两端施加不同方向的偏置电压，使得器件分别在红绿蓝(RGB)光照下有不同的光响应特性，实现对RGB三原色的识别。

说明书

【技术领域】

本发明涉及光电子器件的制备领域，具体涉及一种给体/受体/给体平面异质结的用于RGB三原色光识别的有机光敏二极管。

【背景技术】

有机光敏二极管在通信、军事、医疗和安全检测等领域发挥着举足轻重的作用。随着光电子器件向低维度、多波段、集成化方向发展，多色光电探测器成为光学与电子信息领域中的研究热点。同时，使用易调制的有机材料设计结构，就能容易地调整它们的光电特性，例如根据目标应用优化电荷传输、光电探测响应率等器件参数。有机光敏二极管的结构自下而上依次包括衬底、底电极、有机光敏功能层和顶电极。其中有机光敏功能层通常采用平面异质结或体异质结结构，底电极通常采用透明的导电金属氧化物(铟锡氧化物，ITO)作为阳极，而顶电极通常采用低功函数的金属(例如铝、银或镁银合金等)作为阴极。通常，有机光敏二极管器件在特定范围具有光响应，例如紫外、可见和近红外区域，很少有一个器件就能够囊括多波段的信息。识别RGB三原色光的方法有许多，例如在彩色照相机中，通常需要利用RGB滤光片结合感光元件来获得图像的颜色信息。这种识别方法较复杂，单个滤光点只能识别一种颜色，并且需要与CCD、CMOS等感光元件配合，工艺难度较高。为了能简单高效的进行RGB颜色光的识别，本发明提出了一种具有给体/受体/给体平面异质结结构的有机光敏二极管。该器件在不同方向的偏置电压下对RGB三原色光有不同的光响应特性，产生可检测的光电流，从而实现对红光、绿光和蓝光(RGB)的识别。

【发明内容】

本发明提出一种可用于RGB三原色识别的有机光敏二极管，通过在器件两端加不同方向的偏置电压从而实现对RGB三原色的识别。

本发明采用如下技术方案进行实施：

一种用于RGB三原色识别的有机光敏二极管，其特征在于有机功能层采用“有机给体/有机受体/有机给体”三层平面异质结结构，器件结构为：透明衬底/透明阳极/蓝色光敏给体/绿色光敏受体/红色光敏给体/阴极。

在黑暗下，当器件施加正偏压时，由于绿色光敏受体/红色光敏给体平面异质结在反偏条件下，使得器件处于截止状态；反之，当器件施加反偏压时，蓝色光敏给体/绿色光敏受体平面异质结在反偏条件下，器件处于截止状态。可见，在正偏和反偏下，器件均处于截止状态，保证了较低的暗电流。

当入射光为红光时，正偏压下，绿色光敏受体/红色光敏给体平面异质结为反偏状态，该异质结界面的强电场使红色光敏给体中的光生激子有效解离，从而产生光电流；反偏压下，蓝色光敏给体/绿色光敏受体平面异质结反偏，红色光敏给体中的光生激子无法有效解离，不能产生明显的光电流。当入射光为绿光时，正偏压下，绿色光敏受体/红色光敏给体平面异质反偏，该异质结界面的强电场使绿色光敏受体中的光生激子有效解离，从而产生光电流；反偏压下，蓝色光敏给体/绿色光敏受体平面异质结反偏，绿色光敏受体中的光生激子仍可以在该异质结界面有效解离，并产生光电流。当入射光为蓝光时，正偏压下，绿色光敏受体/红色光敏给体平面异质反偏，蓝色光敏给体中的光生激子无法有效解离，无法产生明显的光电流；反偏压下，蓝色光敏给体/绿色光敏受体平面异质结反偏，蓝色光敏给体中的光生激子在该异质结界面有效解离，可产生光电流。

基于上述的器件工作机理，当该器件用于识别RGB三原色时，如果器件仅在正偏压下检测到光电流，则入射光为红色(R)；如果器件在正偏和反偏下均能检测到光电流，则入射光为绿色(G)；如果器件仅在反偏压下检测到光电流，则入射光为蓝色(B)。

【附图说明】

图1为本发明基于给体/受体/给体平面异质结的用于RGB颜色识别的有机光敏二极管器件结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明权利要求保护的范围，实施例中所涉及的各种材料、试剂，均可通过商业途径购买得到。

实施例1：

一种用于RGB颜色识别的有机光敏二极管结构示意图如图1所示，器件制备步骤如下：

(1)采用曝光刻蚀方法将玻璃衬底上的ITO刻蚀成所需要的条形图案；

(2)采用高真空热蒸发的方法在玻璃/ITO基底上依次沉积蓝色光敏给体、绿色光敏受体、红色光敏给体等有机半导体材料；

(3)红色光敏给体：可选用酞菁铜，酞菁锌等；蓝色光敏给体：可选用NPB(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)等；绿色光敏受体：可选用PTCDA(3,4,9,10-苝四甲酸二酐)等；

(4)以上受体/给体/给体光敏层每层厚度均为50nm；

(5)在有机功能层之上沉积金属导电薄膜作为阴极，通过掩膜板控制金属电极的形状。