一种有机光电开关及其制造方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种有机光电开关及其制造方法和应用。本发明的技术方案要点为：一种有机光电开关，是在基底上依次涂布或蒸镀正电荷传输层、光敏活性层、负电荷阻挡层和金属背电极并去除正极遮挡层连接电极引线后封装制成的，其中光敏活性层是通过涂布机涂布有机小分子半导体材料与富勒烯衍生物PCBM的混合有机溶液形成的。本发明还公开了该有机光电开关的具体制造方法及其在薄膜式有机光致电信号功能器件中的应用。本发明可以制造面积和形状任意设定的高灵敏、高稳定的有机光电开关，并且该有机光电开关结构精巧且简单实用，适用于自动控制领域作光敏开关。
【专利说明】
-种有机光电开关及其制造方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于光电开关技术领域，具体设及一种有机光电开关及其制造方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 光电开关(光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮 挡，由同步回路通断电路，检测物体的有无。物体不限于金属，所有能阻挡光线的物体均可 被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线 的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常 用它来计数机械臂的运动次数。电梯自动闭合响应等。随着自动化控制技术不断进步，光电 开关应用领域越来越广。低成本，高灵敏，高稳可靠性，运意味着每瓦光功率将会有100毫安 W上的W上的信号电流输出，可W大批量高重复性生产的薄膜式光电开关有其独特的优 势。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是提供了一种高灵敏、高可靠性且可大批量制造的有机光 电开关及其制造方法，在基底上可W任意面积制造运种有机光电开关，制得的有机光电开 关可W较好地应用于薄膜式有机光致电信号功能器件中。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种有机光电开关，其特征在于 是在基底上依次涂布或蒸锻正电荷传输层、光敏活性层、负电荷阻挡层和金属背电极并去 除正极遮挡层连接电极引线后封装制成的，其中光敏活性层是通过涂布机涂布有机小分子 半导体材料与富勒締衍生物PCBM的混合有机溶液形成的，该有机小分子半导体材料的结构 式为：
富勒締衍生物PCBM的结构式为：
[0005] 进一步优选，所述的基底为铜锡氧化物ITO玻璃、氣锡氧化物FTO玻璃或铜锡氧化 物口 0涂绝阳T薄膜。
[0006] 进一步优选，所述的正电荷传输层是通过涂布机涂布3,4-乙撑二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締横酸盐溶液形成的厚度为20-50nm的正电荷传输层或者通过真空蒸锻纳米氧化钢 形成的厚度为IOnm的正电荷传输层。
[0007] 进一步优选，所述的负电荷阻挡层是通过真空蒸锻电极缓冲层材料氣化裡或电极 缓冲层材料金属巧形成的。
[000引进一步优选，所述的金属背电极是通过真空蒸锻纯侣形成的。
[0009] 进一步优选，所述的有机小分子半导体材料与富勒締衍生物PCBM的混合有机溶液 中的溶剂为邻二氯苯、氯苯或=甲苯。
[0010] 进一步优选，所述的光敏活性层的厚度为100-200nm，负电荷阻挡层的厚度为0.5-Inm，金属背电极的厚度为lOOnm。
[0011] 本发明所述的有机光电开关的制造方法，其特征在于具体步骤为： 步骤(1)，在100级的超净室内，在一块2.5 X 12cm的附有导电铜锡氧化物透明电极的厚 度为1mm的玻璃上涂布3,4-乙撑二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締横酸盐溶液，120°C干燥10分钟 形成厚度为20-50nm的正电荷传输层，用薄膜涂布机涂布涂布有机小分子半导体材料与富 勒締衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为邻二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分钟 形成厚度为100-200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸锻电极缓冲层材料氣化裡 或电极缓冲层材料金属巧形成厚度为0.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸锻纯侣形成厚度为 IOOnm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤巧），在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。
[0012] 本发明所述的有机光电开关的制造方法，其特征在于具体步骤为： 步骤(1)，在100级的超净室内，在一块6X 12cm的附有导电铜锡氧化物透明电极的聚对 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸锻纳米氧化钢形成厚度为IOnm的正电荷传输层，用薄膜 涂布机涂布涂布有机小分子半导体材料与富勒締衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为 邻二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分钟形成厚度为100-200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸锻电极缓冲层材料氣化裡 或电极缓冲层材料金属巧形成厚度为0.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸锻纯侣形成厚度为 IOOnm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤巧），在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。
[0013] 本发明所述的有机光电开关在薄膜式有机光致电信号功能器件中的应用。
[0014] 本发明可W制造面积和形状任意设定的高灵敏、高稳定的有机光电开关，并且该 有机光电开关结构精巧且简单实用，适用于自动控制领域作光敏开关。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例制得的有机光电开关响应特性曲线； 图2是本发明实施例制得的有机光电开关响应特性曲线； 图3是本发明实施例制得的有机光电开关光电线性响应范围。
【具体实施方式】
[0016] W下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本 发明上述主题的范围仅限于W下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发 明的范围。
[0017]实施例1 步骤(1)，在100级的超净室内，在一块2.5 X 12cm的附有导电铜锡氧化物透明电极的厚 度为1mm的玻璃上涂布3,4-乙撑二氧嚷吩聚合物-聚苯乙締横酸盐溶液，120°C干燥10分钟 形成厚度为20-50nm的正电荷传输层，用薄膜涂布机涂布涂布有机小分子半导体材料与富 勒締衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为邻二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分钟 形成厚度为100-200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸锻电极缓冲层材料氣化裡 或电极缓冲层材料金属巧形成厚度为0.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸锻纯侣形成厚度为 IOOnm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤巧），在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。
[001引实施例2 步骤(1)，在100级的超净室内，在一块6X 12cm的附有导电铜锡氧化物透明电极的聚对 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸锻纳米氧化钢形成厚度为IOnm的正电荷传输层，用薄膜 涂布机涂布涂布有机小分子半导体材料与富勒締衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为 邻二氯苯、氯苯或S甲苯，120°C干燥10分钟形成厚度为100-200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸锻电极缓冲层材料氣化裡 或电极缓冲层材料金属巧形成厚度为0.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸锻纯侣形成厚度为 IOOnm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤巧），在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。
[0019] 有机光电开关响应特性如图1-2所示，有机光电开关光电线性响应范围如图3所 示。本发明提供薄膜式有机光电检测信号产生器，用于光电探测相应的波长范围400-700nm。光响应度为498mA/W在532nm处，411mA/W在40nm处。响应时间由关状态到开状态为 2-5晕秒，由开状态到关状态为3-10晕秒。线性范围：光源功率1-150晕瓦。
[0020] W上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该 了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，运些变化和改进均落入 本发明保护的范围内。
【主权项】
1. 一种有机光电开关，其特征在于是在基底上依次涂布或蒸镀正电荷传输层、光敏活 性层、负电荷阻挡层和金属背电极并去除正极遮挡层连接电极引线后封装制成的，其中光 敏活性层是通过涂布机涂布有机小分子半导体材料与富勒烯衍生物PCBM的混合有机溶液 形成的，该小分子有机半导体材料的结构式为：富勒烯衍生物PCBM的结构式为：2. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的基底为铟锡氧化物ITO玻 璃、氟锡氧化物FTO玻璃或铟锡氧化物ITO涤纶PET薄膜。3. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的正电荷传输层是通过涂布 机涂布3,4-乙撑二氧噻吩聚合物-聚苯乙烯磺酸盐溶液形成的厚度为20-50nm的正电荷传 输层或者通过真空蒸镀纳米氧化钼形成的厚度为lOnm的正电荷传输层。4. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的负电荷阻挡层是通过真空 蒸镀电极缓冲层材料氟化锂或电极缓冲层材料金属钙形成的。5. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的金属背电极是通过真空蒸 镀纯铝形成的。6. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的有机小分子半导体材料与 富勒烯衍生物PCBM的混合有机溶液中的溶剂为邻二氯苯、氯苯或三甲苯。7. 根据权利要求1所述的有机光电开关，其特征在于:所述的光敏活性层的厚度为100-200nm，负电荷阻挡层的厚度为0.5-lnm，金属背电极的厚度为100nm 〇8. -种权利要求1所述的有机光电开关的制造方法，其特征在于具体步骤为： 步骤（1 )，在100级的超净室内，在一块2.5 X 12cm的附有导电铟锡氧化物透明电极的厚 度为1mm的玻璃上涂布3,4-乙撑二氧噻吩聚合物-聚苯乙烯磺酸盐溶液，120°C干燥10分钟 形成厚度为20_50nm的正电荷传输层，用薄膜涂布机涂布有机小分子半导体材料与富勒烯 衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为邻二氯苯、氯苯或三甲苯，120 °C干燥10分钟形成 厚度为100_200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸镀电极缓冲层材料氟化锂 或电极缓冲层材料金属钙形成厚度为〇.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸镀纯铝形成厚度为 100nm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤(5)，在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。9. 一种权利要求1所述的有机光电开关的制造方法，其特征在于具体步骤为： 步骤（1 )，在100级的超净室内，在一块6 X 12cm的附有导电铟锡氧化物透明电极的聚对 苯二甲酸乙二醇脂的薄膜上真空蒸镀纳米氧化钼形成厚度为l〇nm的正电荷传输层，用薄膜 涂布机涂布涂布有机小分子半导体材料与富勒烯衍生物PCBM的混合有机溶液，其中溶剂为 邻二氯苯、氯苯或三甲苯，120°C干燥10分钟形成厚度为100_200nm的光敏活性层； 步骤(2)，在手套箱内在步骤(1)制好的光敏活性层上真空蒸镀电极缓冲层材料氟化锂 或电极缓冲层材料金属钙形成厚度为〇.5-lnm的负电荷阻挡层； 步骤（3)，在手套箱内在步骤（2)制好的负电荷阻挡层上真空蒸镀纯铝形成厚度为 100nm的金属背电极； 步骤(4)，在手套箱内将步骤(3)制好的薄膜式基底连接负电极，并且去掉正极遮挡层 连接正电极； 步骤(5)，在手套箱内将步骤(4)制好的每一片光电开关通过环氧树脂热封机封装制得 有机光电开关。10. 权利要求1所述的有机光电开关在薄膜式有机光致电信号功能器件中的应用。
【文档编号】H01L51/46GK105826472SQ201610317534
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】秦瑞平, 杨纪恩, 蒋玉荣
【申请人】河南师范大学