一種有機(jī)光電開關(guān)及其制造方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)光電開關(guān)及其制造方法和應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：一種有機(jī)光電開關(guān)，是在基底上依次涂布或蒸鍍正電荷傳輸層、光敏活性層、負(fù)電荷阻擋層和金屬背電極并去除正極遮擋層連接電極引線后封裝制成的，其中光敏活性層是通過涂布機(jī)涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒烯衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液形成的。本發(fā)明還公開了該有機(jī)光電開關(guān)的具體制造方法及其在薄膜式有機(jī)光致電信號功能器件中的應(yīng)用。本發(fā)明可以制造面積和形狀任意設(shè)定的高靈敏、高穩(wěn)定的有機(jī)光電開關(guān)，并且該有機(jī)光電開關(guān)結(jié)構(gòu)精巧且簡單實用，適用于自動控制領(lǐng)域作光敏開關(guān)。
【專利說明】
-種有機(jī)光電開關(guān)及其制造方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光電開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種有機(jī)光電開關(guān)及其制造方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 光電開關(guān)(光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮 擋，由同步回路通斷電路，檢測物體的有無。物體不限于金屬，所有能阻擋光線的物體均可 被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線 的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。安防系統(tǒng)中常見的光電開關(guān)煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常 用它來計數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動次數(shù)。電梯自動閉合響應(yīng)等。隨著自動化控制技術(shù)不斷進(jìn)步，光電 開關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。低成本，高靈敏，高穩(wěn)可靠性，運(yùn)意味著每瓦光功率將會有100毫安 W上的W上的信號電流輸出，可W大批量高重復(fù)性生產(chǎn)的薄膜式光電開關(guān)有其獨(dú)特的優(yōu) 勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種高靈敏、高可靠性且可大批量制造的有機(jī)光 電開關(guān)及其制造方法，在基底上可W任意面積制造運(yùn)種有機(jī)光電開關(guān)，制得的有機(jī)光電開 關(guān)可W較好地應(yīng)用于薄膜式有機(jī)光致電信號功能器件中。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于 是在基底上依次涂布或蒸鍛正電荷傳輸層、光敏活性層、負(fù)電荷阻擋層和金屬背電極并去 除正極遮擋層連接電極引線后封裝制成的，其中光敏活性層是通過涂布機(jī)涂布有機(jī)小分子 半導(dǎo)體材料與富勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液形成的，該有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu) 式為：
富勒締衍生物PCBM的結(jié)構(gòu)式為：
[0005] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的基底為銅錫氧化物ITO玻璃、氣錫氧化物FTO玻璃或銅錫氧化 物口 0涂絕陽T薄膜。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的正電荷傳輸層是通過涂布機(jī)涂布3,4-乙撐二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締橫酸鹽溶液形成的厚度為20-50nm的正電荷傳輸層或者通過真空蒸鍛納米氧化鋼 形成的厚度為IOnm的正電荷傳輸層。
[0007] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的負(fù)電荷阻擋層是通過真空蒸鍛電極緩沖層材料氣化裡或電極 緩沖層材料金屬巧形成的。
[000引進(jìn)一步優(yōu)選，所述的金屬背電極是通過真空蒸鍛純侶形成的。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液 中的溶劑為鄰二氯苯、氯苯或=甲苯。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的光敏活性層的厚度為100-200nm，負(fù)電荷阻擋層的厚度為0.5-Inm，金屬背電極的厚度為lOOnm。
[0011] 本發(fā)明所述的有機(jī)光電開關(guān)的制造方法，其特征在于具體步驟為： 步驟(1)，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊2.5 X 12cm的附有導(dǎo)電銅錫氧化物透明電極的厚 度為1mm的玻璃上涂布3,4-乙撐二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締橫酸鹽溶液，120°C干燥10分鐘 形成厚度為20-50nm的正電荷傳輸層，用薄膜涂布機(jī)涂布涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富 勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為鄰二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分鐘 形成厚度為100-200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍛電極緩沖層材料氣化裡 或電極緩沖層材料金屬巧形成厚度為0.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍛純侶形成厚度為 IOOnm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟巧），在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。
[0012] 本發(fā)明所述的有機(jī)光電開關(guān)的制造方法，其特征在于具體步驟為： 步驟(1)，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊6X 12cm的附有導(dǎo)電銅錫氧化物透明電極的聚對 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸鍛納米氧化鋼形成厚度為IOnm的正電荷傳輸層，用薄膜 涂布機(jī)涂布涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為 鄰二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分鐘形成厚度為100-200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍛電極緩沖層材料氣化裡 或電極緩沖層材料金屬巧形成厚度為0.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍛純侶形成厚度為 IOOnm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟巧），在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。
[0013] 本發(fā)明所述的有機(jī)光電開關(guān)在薄膜式有機(jī)光致電信號功能器件中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明可W制造面積和形狀任意設(shè)定的高靈敏、高穩(wěn)定的有機(jī)光電開關(guān)，并且該 有機(jī)光電開關(guān)結(jié)構(gòu)精巧且簡單實用，適用于自動控制領(lǐng)域作光敏開關(guān)。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例制得的有機(jī)光電開關(guān)響應(yīng)特性曲線； 圖2是本發(fā)明實施例制得的有機(jī)光電開關(guān)響應(yīng)特性曲線； 圖3是本發(fā)明實施例制得的有機(jī)光電開關(guān)光電線性響應(yīng)范圍。
【具體實施方式】
[0016] W下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于W下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0017]實施例1 步驟(1)，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊2.5 X 12cm的附有導(dǎo)電銅錫氧化物透明電極的厚 度為1mm的玻璃上涂布3,4-乙撐二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締橫酸鹽溶液，120°C干燥10分鐘 形成厚度為20-50nm的正電荷傳輸層，用薄膜涂布機(jī)涂布涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富 勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為鄰二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分鐘 形成厚度為100-200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍛電極緩沖層材料氣化裡 或電極緩沖層材料金屬巧形成厚度為0.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍛純侶形成厚度為 IOOnm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟巧），在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。
[001引實施例2 步驟(1)，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊6X 12cm的附有導(dǎo)電銅錫氧化物透明電極的聚對 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸鍛納米氧化鋼形成厚度為IOnm的正電荷傳輸層，用薄膜 涂布機(jī)涂布涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒締衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為 鄰二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分鐘形成厚度為100-200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍛電極緩沖層材料氣化裡 或電極緩沖層材料金屬巧形成厚度為0.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍛純侶形成厚度為 IOOnm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟巧），在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。
[0019] 有機(jī)光電開關(guān)響應(yīng)特性如圖1-2所示，有機(jī)光電開關(guān)光電線性響應(yīng)范圍如圖3所 示。本發(fā)明提供薄膜式有機(jī)光電檢測信號產(chǎn)生器，用于光電探測相應(yīng)的波長范圍400-700nm。光響應(yīng)度為498mA/W在532nm處，411mA/W在40nm處。響應(yīng)時間由關(guān)狀態(tài)到開狀態(tài)為 2-5暈秒，由開狀態(tài)到關(guān)狀態(tài)為3-10暈秒。線性范圍：光源功率1-150暈瓦。
[0020] W上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些變化和改進(jìn)均落入 本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于是在基底上依次涂布或蒸鍍正電荷傳輸層、光敏活 性層、負(fù)電荷阻擋層和金屬背電極并去除正極遮擋層連接電極引線后封裝制成的，其中光 敏活性層是通過涂布機(jī)涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒烯衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液 形成的，該小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)式為：富勒烯衍生物PCBM的結(jié)構(gòu)式為：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的基底為銦錫氧化物ITO玻 璃、氟錫氧化物FTO玻璃或銦錫氧化物ITO滌綸PET薄膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的正電荷傳輸層是通過涂布 機(jī)涂布3,4-乙撐二氧噻吩聚合物-聚苯乙烯磺酸鹽溶液形成的厚度為20-50nm的正電荷傳 輸層或者通過真空蒸鍍納米氧化鉬形成的厚度為lOnm的正電荷傳輸層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的負(fù)電荷阻擋層是通過真空 蒸鍍電極緩沖層材料氟化鋰或電極緩沖層材料金屬鈣形成的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的金屬背電極是通過真空蒸 鍍純鋁形成的。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與 富勒烯衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液中的溶劑為鄰二氯苯、氯苯或三甲苯。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)，其特征在于:所述的光敏活性層的厚度為100-200nm，負(fù)電荷阻擋層的厚度為0.5-lnm，金屬背電極的厚度為100nm 〇8. -種權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)的制造方法，其特征在于具體步驟為： 步驟（1 )，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊2.5 X 12cm的附有導(dǎo)電銦錫氧化物透明電極的厚 度為1mm的玻璃上涂布3,4-乙撐二氧噻吩聚合物-聚苯乙烯磺酸鹽溶液，120°C干燥10分鐘 形成厚度為20_50nm的正電荷傳輸層，用薄膜涂布機(jī)涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒烯 衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為鄰二氯苯、氯苯或三甲苯，120 °C干燥10分鐘形成 厚度為100_200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍍電極緩沖層材料氟化鋰 或電極緩沖層材料金屬鈣形成厚度為〇.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍍純鋁形成厚度為 100nm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟(5)，在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。9. 一種權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)的制造方法，其特征在于具體步驟為： 步驟（1 )，在100級的超凈室內(nèi)，在一塊6 X 12cm的附有導(dǎo)電銦錫氧化物透明電極的聚對 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸鍍納米氧化鉬形成厚度為l〇nm的正電荷傳輸層，用薄膜 涂布機(jī)涂布涂布有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料與富勒烯衍生物PCBM的混合有機(jī)溶液，其中溶劑為 鄰二氯苯、氯苯或三甲苯，120°C干燥10分鐘形成厚度為100_200nm的光敏活性層； 步驟(2)，在手套箱內(nèi)在步驟(1)制好的光敏活性層上真空蒸鍍電極緩沖層材料氟化鋰 或電極緩沖層材料金屬鈣形成厚度為〇.5-lnm的負(fù)電荷阻擋層； 步驟（3)，在手套箱內(nèi)在步驟（2)制好的負(fù)電荷阻擋層上真空蒸鍍純鋁形成厚度為 100nm的金屬背電極； 步驟(4)，在手套箱內(nèi)將步驟(3)制好的薄膜式基底連接負(fù)電極，并且去掉正極遮擋層 連接正電極； 步驟(5)，在手套箱內(nèi)將步驟(4)制好的每一片光電開關(guān)通過環(huán)氧樹脂熱封機(jī)封裝制得 有機(jī)光電開關(guān)。10. 權(quán)利要求1所述的有機(jī)光電開關(guān)在薄膜式有機(jī)光致電信號功能器件中的應(yīng)用。
【文檔編號】H01L51/46GK105826472SQ201610317534
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】秦瑞平, 楊紀(jì)恩, 蔣玉榮
【申請人】河南師范大學(xué)