一种高效率有机上转换器件及其制备方法与应用

本申请属于光电子器件，尤其涉及一种高效率有机上转换器件及其制备方法与应用。

背景技术：

1、红外可视化技术能够将人类的感知范围扩展到可见光谱之外，因而备受瞩目，有望应用于夜视镜、无损检测、生物成像等领域。目前，有机上转换器件具有堆叠式近红外检测单元和可见光有机发光二极管发射单元的结构，有望以低成本实现近红外可视化，无需高密度读出集成电路，并可确保轻便的可穿戴式应用。然而，现有活性层仍然存在暗电流大和外部量子效率低的问题，这导致了相应的有机上转换器件的灵敏度低和转换效率低。因此，需要开发出高灵敏度的高效有机上转换器件。

2、申请公布号为cn 108428801 a的现有技术公开了一种有机上转换器件，该有机上转换器件由依次层叠的衬底、阳极、空穴注入阻挡层、光敏层、空穴传输层、发光层、电子传输层、连接层、空穴传输层、发光层、电子传输层、注入修饰层和阴极组成，基于两个发光层的串联提高了器件的电光转换效率，最终制得具有高光-光转换效率的有机上转换器件。

3、但是，上述有机上转换器件存在以下问题：一是串联发光层需要加入多个相关功能层，使得有机上转换器件的整体厚度增加，成本增加的同时会降低灵敏度和透光率，不能实现简单便捷的佩戴可视化；二是制备工艺繁杂，不利于规模化生产。

技术实现思路

1、本申请公开一种高效率有机上转换器件及其制备方法与应用，旨在解决现有有机上转换器件灵敏度低、成本高、穿戴便捷性差和制备繁杂等的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请的技术方案是：

3、本申请的第一方面提供了一种高效率有机上转换器件，包括由下至上依次设置的玻璃基底、阳极层、第一电子传输层、活性层、空穴传输层、发光层、第二电子传输层、电子注入层和阴极层；

4、其中，所述活性层通过ptb7-th、cotic-4f和第三组分的混合物制成；

5、所述第三组分包括btp-ec9、y6、y7、y6-bo、y7-bo中的一种；

6、所述阴极层包括al/ag/moo3复合涂层、au/ag/moo3复合涂层中的一种。

7、结合第一方面优选地，所述ptb7-th：cotic-4f：第三组分的质量比为1：（1.5-x）：x，其中0＜x＜1.5。

8、结合第一方面优选地，所述ptb7-th：cotic-4f：第三组分的质量比为1：（1.5-x）：x，其中0＜x＜0.5。

9、结合第一方面优选地，所述第一电子传输层包括zno空穴阻挡层和复合于所述zno空穴阻挡层上的peie界面修饰层；

10、所述zno空穴阻挡层复合于阳极层上，所述peie界面修饰层位于所述zno空穴阻挡层与所述活性层之间。

11、结合第一方面优选地，所述空穴传输层通过pedot：pss：fs-31、氧化镍、氧化钼中的一种进行涂层制成。

12、结合第一方面优选地，所述发光层包括tcta：26dczppy：ir(ppy)3复合涂层、tcta：ir(ppy)3复合涂层、cbp：ir(ppy)3复合涂层中的一种。

13、结合第一方面优选地，所述第二电子传输层通过b3pympm，b4pympm中的一种进行涂层制成。

14、结合第一方面优选地，所述al/ag/moo3复合涂层中，al的厚度为1.5-2.5 nm，ag的厚度为6-10 nm，moo3的厚度为25-35 nm；

15、和/或，所述au/ag/moo3复合涂层中，au的厚度为1.5-2.5 nm，ag的厚度为6-10nm，moo3的厚度为25-35 nm。

16、本申请的第二方面提供了第一方面所述高效率有机上转换器件的制备方法，所述方法包括：

17、在玻璃基底上依次旋涂阳极层、第一电子传输层后，将所述ptb7-th、cotic-4f、第三组分混合物的溶液旋涂于所述第一电子传输层上，退火处理，形成活性层；再在所述活性层上依次沉积空穴传输层、发光层、第二电子传输层、电子注入层和阴极层，即得高效率有机上转换器件。

18、本申请的第三方面提供了第二方面所述的制备方法制成的高效率有机上转换器件在制备红外可视装置中的应用。

19、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：

20、本申请提供的高效率有机上转换器件通过由下至上依次设置的玻璃基底、阳极层、第一电子传输层、活性层、空穴传输层、发光层、第二电子传输层、电子注入层和阴极层的组合结构，并以ptb7-th、cotic-4f和第三组分(btp-ec9、y6、y7、y6-bo、y7-bo)的混合物制备所述活性层，一方面，能够在红外照射下光生激子分离成光生空穴和电子，光生空穴通过空穴传输层与外电路注入的电子在发光层内复合发光，光生电子通过电子传输层传输至外电路并发出可见光，从而实现高灵敏度的高效转换效率；另一方面，活性层中引入具有相似的lumo的第三种成分可以实现有效的电子迁移，具备补偿功能以降低能隙附近的陷阱密度，从而减少暗电流并提高电荷收集效率，进一步提升转化效率；第三方面，能够提高近红外响应，降低陷阱密度和暗电流密度，从而提升转换器件的灵敏度，同时也提高了光诱导电荷产生效率和载流子收集效率；第四方面，能够实现在不妨碍自然视觉的情况下捕捉红外信息的功能，可将所制备的半透明高效率有机上转换器件集成至可穿戴镜框上并配合主动红外光源，形成可穿戴主动式红外可视化设备，其平均可见光透过率超过40 %，轻质（含封装6.5 g），同时可实现大规模生产，具有良好的应用价值。

技术特征：

1.一种高效率有机上转换器件，其特征在于，包括由下至上依次设置的玻璃基底、阳极层、第一电子传输层、活性层、空穴传输层、发光层、第二电子传输层、电子注入层和阴极层；

2.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述ptb7-th：cotic-4f：第三组分的质量比为1：（1.5-x）：x，其中0＜x＜1.5。

3.根据权利要求2所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述ptb7-th：cotic-4f：第三组分的质量比为1：（1.5-x）：x，其中0＜x＜0.5。

4.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述第一电子传输层包括zno空穴阻挡层和复合于所述zno空穴阻挡层上的peie界面修饰层；

5.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述空穴传输层通过pedot：pss：fs-31、氧化镍、氧化钼中的一种进行涂层制成。

6.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述发光层包括tcta：26dczppy：ir(ppy)3复合涂层、tcta：ir(ppy)3复合涂层、cbp：ir(ppy)3复合涂层中的一种。

7.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述第二电子传输层通过b3pympm，b4pympm中的一种进行涂层制成。

8.根据权利要求1所述的高效率有机上转换器件，其特征在于，所述al/ag/moo3复合涂层中，al的厚度为1.5-2.5 nm，ag的厚度为6-10 nm，moo3的厚度为25-35 nm；

9.一种根据权利要求1-8任一所述高效率有机上转换器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一种根据权利要求9所述的制备方法制成的高效率有机上转换器件在制备红外可视装置中的应用。

技术总结本申请公开了一种高效率有机上转换器件及其制备方法与应用，属于光电子器件技术领域。本申请提供的高效率有机上转换器件包括由下至上依次设置的玻璃基底、阳极层、第一电子传输层、活性层、空穴传输层、发光层、第二电子传输层、电子注入层和阴极层；其中，活性层通过PTB7‑Th、COTIC‑4F和第三组分的混合物制成；第三组分包括BTP‑ec9、Y6、Y7、Y6‑BO、Y7‑BO中的一种；阴极层包括Al/Ag/MoO<subgt;3</subgt;复合涂层、Au/Ag/MoO<subgt;3</subgt;复合涂层中的一种。通过各层之间的堆叠作用，实现高灵敏度的高效转换效率，同时，可将所制备的半透明高效率有机上转换器件集成至可穿戴镜框上并配合主动红外光源，即可形成可穿戴主动式红外可视化设备，同时可实现大规模生产，在制备红外可视装置中具有广泛的应用。技术研发人员：姜学松,董仕龙,李瑾,马天骄受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29