Тонкопленочный органический фоторезистор ультрафиолетового излучения Российский патент 2024 года по МПК H10K30/50 

Изобретение относится к фотоэлектрическим приемникам лучистой энергии (либо фотоэлектрическому устройству), применению данного приемника в оптоэлектронных измерительных цепях, в частности к фоторезисторам (либо к типу тонкопленочного полимерного детектора ультрафиолетового излучения и способу его изготовления). Изобретение может быть использовано в схемах автоматической регистрации излучения.

Известен ультрафиолетовый детектор из органического полимера, который состоит из подложки, прозрачного проводящего электрода, слоя пропускания полости, слоя оптической активации и слоя металлического электрода, которые последовательно наслаиваются друг на друга. Схема тестируется подаваемым током, чтобы считывать значение фотогенерируемого тока и таким образом определять интенсивность ультрафиолета. Слой оптической активации выполняет функции оптического поглощения, разделения заряда и переноса заряда одновременно. Способ по изобретению поглощает ультрафиолет широкозонным органическим полимером, генерирует фотогенерированные носители и реализует принципиальную схему оптического тока; материал слоя оптической активации, разработанный и используемый согласно изобретению, растворим и легко растворяется в органических растворителях, таких как толуол, хлорбензол и т.д.; растворимость органического вещества приводит к тому, что оптический активационный слой должен быть приготовлен с помощью методов обработки раствора, таких как ротационное покрытие, печать или напыление и т.д. [патент CN 101345291 A. МПК H01L 51/42. Дата публ. 14.01.2009].

К недостаткам такого детектора относятся необходимость использования двух органических материалов, необходимость дополнительного материалы электрода Ba, LiF, CsF.

Известно изобретение, в котором представлены 6 видов органического ультрафиолетового полупроводникового детектора фотоэлектрического типа. Подложка представляет собой подложку на основе кремния, подложку из аморфного стекла, подложку из кварца, подложку из поликристаллической керамики или подложку из гибкого пластика; слой электрода с низкой работой выхода образует электрод из простого вещества отдельно из материалов Na, Ag, Mg, Al, Zn, Ti, Cd, Ca, K, Li, U, In, Cs, Gd, Hf, La, Mn, Nb, Pb, V или Zr, или по меньшей мере два вида материала образуют электрод из сплава, или другое простое вещество образует многослойный электрод; Слой органического ультрафиолетового полупроводника состоит из антрацена, фенантрена или флуоренов, возможно, является производным исходного вещества или полимером, который мономер образует с ними и их производным; Слой электрода с высокой работой выхода образует электрод из простого вещества отдельно из материалов Au, Cu, Cr, Ni, Co, C, Si, Pd, Pt, Se, ITO, AZO, Fe, Ir или Os или как минимум из двух видов материалов. образует электрод из сплава или другое простое вещество образует многослойный электрод. [патент CN101976728A. МКП H01L 51/42. Дата публ. 04.07.2012].

К недостаткам такого ультрафиолетового детектора относятся большое количество пленок разного материала, необходимость создания веществ из совместного напыления в вакууме, необходимость создавать дополнительные пленки. Применение фенантрена который ядовит при высокой концентрации.

Известен детектор ультрафиолетового света из органической тонкой полимерной пленки с материал фотоактивного слоя представляет собой смесь неорганического материала-акцептора электронов ZnO и органического материала-донора электронов поликарбазола, выполненная на непроводящей подложке [зарубежный патент CN 102969451 A. МКП H01L 51/42. Дата публ. 28.10.2015].

К недостаткам такого датчика относятся необходимость применения дорогостоящих нанопроволок Ag, нанопроволок Cu, нанопроволок Au, а также применение опасного для человека оксида ванадия.

Задачей изобретения является упрощение процесса производства тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения с применением безопасных материалов.

Технический результат - обеспечение детектирования ультрафиолетового излучения с обеих сторон фоторезистора.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тонкопленочным органическим фоторезистором ультрафиолетового излучения, включающим диэлектрическую подложку из стекла с расположенным на ней токовым электродом из смеси оксидов индия и олова, поверх которого нанесена пленка из фоточувствительного материала полииндола, сверху которой расположен электрод алюминия, выполненный по прямоугольному разомкнутому контуру.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения с органической пленкой полииндола.

На фиг. 2 представлен градуировочный график тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения, показывающий зависимость силы тока от мощности облучения ультрафиолетом.

Тонкопленочный органический фоторезистор ультрафиолетового излучения включает диэлектрическую подложку из стекла 1 (GLASS) с расположенным на ней токовым электродом из смеси оксидов индия и олова 2 (ITO), поверх которого нанесена пленка из фоточувствительного материала полииндола 3 (POLYINDOLE), сверху которой расположен электрод алюминия 4 (AL), выполненный по прямоугольному разомкнутому контуру.

Тонкопленочный органический фоторезистор ультрафиолетового излучения работает следующим образом. На фоторезистор подается постоянное напряжение и измеряется протекающий ток через пленку из органического материала 3. Чувствительность тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения начинается от 250 мВт (фиг. 2). При построении градуировочного графика время реакции на облучение не превышало 1 с. Значение тока при отсутствии ультрафиолетового излучения составляет 1 наноампер. Все измерения параметров фоторезистора проводились при комнатной температуре.

Способ изготовления тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения включает следующие этапы: резку подложки с готовой пленкой оксида индия-олова, чистку поверхности в ультразвуковой ванне в дистиллированной воде, сушку в печи, создание тонкой пленки из органического материала методом центрифугирования, удаление остатков растворителя и полимеризация органического материала в печи, напыление в вакууме электродов в виде разомкнутого прямоугольного контура из алюминия.

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:

- создание датчика без высокотемпературных обработок;

- температура печи менее 100°С;

- использование недорогостоящего материала (алюминия) для электродов;

- безопасные для человека материалы для пленок;

- регистрация ультрафиолетового излучения с обеих сторон фоторезистора.

За счет применения чувствительного элемента из органического материала в виде полииндола происходит уменьшение значения тока при отсутствии ультрафиолетового излучения на три порядка. Предлагаемый фоторезистор создается из двух пленок по сравнению с существующими аналогами, потому что оксид индия-олова может быть изготовлен заранее.

Итак, заявляемое изобретение позволяет обеспечить детектирование ультрафиолетового излучения с обеих сторон фоторезистора, а также упростить процесс производства тонкопленочного органического фоторезистора ультрафиолетового излучения с применением безопасных материалов.

Изобретение относится к фотоэлектрическим устройствам и может быть использовано в схемах автоматической регистрации излучения. Тонкопленочный органический фоторезистор ультрафиолетового излучения включает диэлектрическую подложку из стекла с расположенным на ней токовым электродом из смеси оксидов индия и олова, поверх которого нанесена пленка из фоточувствительного материала полииндола, сверху которой расположен электрод алюминия, выполненный по прямоугольному разомкнутому контуру. Технический результат изобретения - обеспечение детектирования ультрафиолетового излучения с обеих сторон фоторезистора. 2 ил.

Тонкопленочный органический фоторезистор ультрафиолетового излучения, включающий диэлектрическую подложку из стекла с расположенным на ней токовым электродом из смеси оксидов индия и олова, поверх которого нанесена пленка из фоточувствительного материала полииндола, сверху которой расположен электрод алюминия, выполненный по прямоугольному разомкнутому контуру.