專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在許多需要測(cè)試光強(qiáng)度的領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的光強(qiáng)測(cè)試儀多采用光照度計(jì)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中其核心部分包括金屬基片I’、硒薄膜層2’、金屬薄膜3’和集電環(huán)4’，圖中箭頭所指L為光照。其工作原理是:當(dāng)光線(xiàn)照射到照度計(jì)表面時(shí)，入射光透過(guò)金屬薄膜3’到達(dá)半導(dǎo)體硒薄膜層2’和金屬薄膜3’的分界面上，在界面上產(chǎn)生光電效應(yīng)。產(chǎn)生電位差的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關(guān)系。接上外電路，就會(huì)有電流通過(guò)，電流值從電流表上指示出來(lái)。但其核心的多層膜部分還有需要改進(jìn)的地方。第一是金屬薄膜層透射率低，當(dāng)光照后，只有一部分的光能夠透過(guò)金屬薄膜層，使得金屬與硒薄膜界面光電效應(yīng)產(chǎn)生的載流子減少，使得照度計(jì)的靈敏度降低，顯示的電流小。第二是硒薄膜層的制備；由于硒有一定毒性，因此制備半導(dǎo)體硒層的工藝比較嚴(yán)格，尋找一種價(jià)格合適而且無(wú)毒的薄膜來(lái)代替硒材料成為必要。近年來(lái)，文獻(xiàn)H.W.Lin，S.Y.Ku, H.C.Su, HighlyEfficient Visible-Blind Organic Ultrvaiolet Photodetectors, Ady.Mater.2005,17,2489-2493.和 M.A.Green，K.Emeyr, Solar Cell Efficiency Tables，Prog.Photovolt.Res.Appl.2003，11，347-352.報(bào)道了幾種光強(qiáng)度探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，都采用有機(jī)半導(dǎo)體薄膜作為光電檢測(cè)核心層來(lái)代替硒材料，探測(cè)器其具有良好的光電響應(yīng)特性；但缺點(diǎn)是探測(cè)器對(duì)紫外區(qū)域范圍光反應(yīng)靈敏，對(duì)可見(jiàn)光反應(yīng)微弱，這影響了其實(shí)際應(yīng)用。因此，有必要提供一種新型的膜結(jié)構(gòu)以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:在ITO玻璃基底層上設(shè)有有機(jī)薄膜層I，所述有機(jī)薄膜層I上設(shè)有有機(jī)薄膜層II，在所述有機(jī)薄膜層II上設(shè)有金屬薄膜電極。優(yōu)選地，所述有機(jī)薄膜層I是由并五苯和酞菁銅的混合材料制成的，并五苯和酞菁銅的摩爾比為1:9-1:4,薄膜的厚度為35nm_65nm。優(yōu)選地，所述有機(jī)薄膜層II為N型有機(jī)薄膜，厚度為25nm-40nm。優(yōu)選地，所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯。優(yōu)選地，所述金屬薄膜電極的材料為金、鉬、銀。本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟:①在ITO玻璃基底層上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層I，厚度為35nm-65nm ；②在所述有機(jī)薄膜層I上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層II，厚度為25nm-40nm ；③在所述有機(jī)薄膜層II上采用真空蒸鍍一層金屬金、鉬或銀薄膜層作為金屬薄膜電極。優(yōu)選地，所述有機(jī)薄膜層I的材料是由并五苯和酞菁銅混合制成的。優(yōu)選地，所述步驟①中采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為60°C _150°C。優(yōu)選地，所述有機(jī)薄膜層II為N型有機(jī)薄膜，所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯。優(yōu)選地，所述步驟②中采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為40°C -90°C。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的有機(jī)薄膜層I采用兩種P型有機(jī)半導(dǎo)體混合材料制成，并和有機(jī)薄膜層II采用的N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)結(jié)合，兩層共同作為核心層，對(duì)可見(jiàn)光反應(yīng)靈敏，有效地解決了對(duì)可見(jiàn)光反應(yīng)微弱的問(wèn)題；同時(shí)，采用半導(dǎo)體P-N結(jié)構(gòu)，載流子在兩層界面處能夠很好地分離，對(duì)外輸出地的光電流更加明顯，可以有效進(jìn)行光強(qiáng)度的檢測(cè) ’另夕卜，采用真空蒸鍍的方法來(lái)制備多層膜從而降低照度儀的成本，簡(jiǎn)化工藝。本發(fā)明以無(wú)毒、制備工藝快捷的有機(jī)半導(dǎo)體材料代替硒，以ITO透明電極代替金屬薄膜電極，加快了制備工藝過(guò)程的時(shí)間，同時(shí)有效的提高入射光的透明度。



下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是硒光電照度計(jì)多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，在ITO玻璃基底層I上設(shè)有有機(jī)薄膜層I 2，所述有機(jī)薄膜層I 2是由并五苯和酞菁銅的混合材料制成的，并五苯和酞菁銅的摩爾比為1:9-1: 4，薄膜的厚度為35nm-65nm。所述有機(jī)薄膜層I 2上設(shè)有有機(jī)薄膜層II 3，所述有機(jī)薄膜層II 3為N型有機(jī)薄膜，所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯，厚度為25nm-40nm。在所述有機(jī)薄膜層II 3上設(shè)有金屬薄膜電極4，所述金屬薄膜電極4的材料為金、鉬、銀。一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜的制備方法，包括如下步驟:①在ITO玻璃基底層I上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層I 2，厚度為35nm-65nm ;所述有機(jī)薄膜層I 2的材料是由并五苯和酞菁銅混合制成的，當(dāng)采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為60°C -150°C。②在所述有機(jī)薄膜層I 2上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層II 3，厚度為25nm-40nm ;所述有機(jī)薄膜層II 3為N型有機(jī)薄膜，所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯，當(dāng)采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為40°C -90°C。③在所述有機(jī)薄膜層II 3上采用真空蒸鍍一層金屬金、鉬或銀薄膜層作為金屬薄膜電極4。本發(fā)明研究了應(yīng)用于照度計(jì)的多層膜的結(jié)構(gòu)和制備方法，采用傳統(tǒng)真空熱蒸發(fā)工藝，得到多層膜器件，本發(fā)明的中有機(jī)薄膜層I，采用多種有機(jī)半導(dǎo)體材料檢測(cè)光照強(qiáng)度，同時(shí)采用ITO作為入射光的接收電極，即基底層。實(shí)施實(shí)例I
在ITO玻璃基底層I上用真空蒸鍍的方法生長(zhǎng)了一層并五苯和酞菁銅的混合的有機(jī)薄膜層I 2，并五苯和酞菁銅的摩爾比為1:8，采用雙源共蒸發(fā)方法，襯底溫度為65°C，材料選用并五苯和酞菁銅，設(shè)置真空度為1.0X 10_4Pa，分別設(shè)置兩種材料的蒸發(fā)速度，使得有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的沉積速率為2nm/s。有機(jī)薄膜層I 2的厚度大約為50nm。在有機(jī)薄膜層I 2上用真空蒸鍍的方法生長(zhǎng)了一層富勒烯為原料的有機(jī)薄膜層II 3，采用富勒烯(C6tl)作為蒸發(fā)源，襯底溫度為40°C，真空度為1.0X 10_4Pa，富勒烯的沉積速率為2nm/s，得到有機(jī)薄膜層II 3的厚度大約為35nm。在有機(jī)薄膜層II 3上用真空蒸鍍一層以金為原料的金屬薄膜電極4作為電極材料，真空度為1.0X 10_4Pa，金屬薄膜材料的沉積速率為5nm/s，得到薄膜的厚度約為40nm。實(shí)施實(shí)例2在ITO玻璃基底層I上用旋涂的方法制備一層由并五苯和酞菁銅為原料的有機(jī)薄膜層I 2 (其他參數(shù)同實(shí)施例1)。在有機(jī)薄膜層I 2上用旋涂的方法制備一層富勒烯為原料的有機(jī)薄膜層II 3。在有機(jī)薄膜層II 3上用真空蒸鍍的方法制備一層以銀為原料的金屬薄膜電極4作為電極材料，得到薄膜的厚度約為40nm。本發(fā)明不限于上述實(shí)例，一般來(lái)說(shuō)，本專(zhuān)利所公開(kāi)的應(yīng)用于光強(qiáng)度探測(cè)的多層膜可以加工成集成器件中的分立元件，本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)不限于傳統(tǒng)的熱真空蒸發(fā)工藝以及旋涂、噴墨打印等方法，也可采用模板(mask)、印刷等加工方法得到。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:在ITO玻璃基底層(I)上設(shè)有有機(jī)薄膜層I (2)，所述有機(jī)薄膜層I (2)上設(shè)有有機(jī)薄膜層II (3)，在所述有機(jī)薄膜層II (3)上設(shè)有金屬薄膜電極(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:所述有機(jī)薄膜層I (2)是由并五苯和酞菁銅的混合材料制成的，并五苯和酞菁銅的摩爾比為1:9-1:4，薄膜的厚度為35nm-65nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:所述有機(jī)薄膜層II (3)為N型有機(jī)薄膜，厚度為25nm-40nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于:所述金屬薄膜電極(4)的材料為金、鉬、銀。
6.一種權(quán)利要求1所述的用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟: ①在ITO玻璃基底層(I)上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層I (2),厚度為35nm-65nm ； ②在所述有機(jī)薄膜層I(2)上采用真空蒸發(fā)、旋涂或者噴墨打印的方法制備一層有機(jī)薄膜層II (3),厚度為25nm-40nm ； ③在所述有機(jī)薄膜層II(3)上采用真空蒸鍍一層金屬金、鉬或銀薄膜層作為金屬薄膜電極(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述有機(jī)薄膜層I(2)的材料是由并五苯和酞菁銅混合制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述步驟①中采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為60°C -150°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述有機(jī)薄膜層II(3)為N型有機(jī)薄膜，所述N型有機(jī)薄膜為富勒烯。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述步驟②中采用真空蒸發(fā)的方法時(shí)，襯底溫度為40°C -90°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于探測(cè)光強(qiáng)度的多層膜，其特征在于在ITO玻璃基底層上設(shè)有有機(jī)薄膜層Ⅰ，所述有機(jī)薄膜層Ⅰ上設(shè)有有機(jī)薄膜層Ⅱ，在所述有機(jī)薄膜層Ⅱ上設(shè)有金屬薄膜電極。本發(fā)明還公開(kāi)了該多層膜的制備方法。本發(fā)明以ITO透明電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬薄膜電極，有效地提高了入射光的透射率，以有機(jī)薄膜層為核心層，采用真空蒸鍍的方法來(lái)制備多層膜，制備工藝簡(jiǎn)潔，得到的多層膜在光強(qiáng)度探測(cè)上有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L51/48GK103078059SQ201310034539
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者劉向, 薛鈺芝, 林紀(jì)宇 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)