本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種基于有機(jī)染料的抗可見(jiàn)光近紅外記憶像素。

背景技術(shù)：

感光像素，是一種將特定波段光照輻射轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的電子元件。具體地說(shuō)，當(dāng)波長(zhǎng)小于等于感光層半導(dǎo)體帶隙的入射光照射感光像素時(shí)，像素會(huì)產(chǎn)生依賴(lài)入射光強(qiáng)度的電導(dǎo)值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的灰度讀出。在各種波段中，近紅外感光像素因波段應(yīng)用范圍廣而最受關(guān)注，并已應(yīng)用于夜間安防系統(tǒng)、家用電器遙控、血氧分析儀以及時(shí)下熱門(mén)的可穿戴電子設(shè)備的通訊和控制。尤其對(duì)于可穿戴電子設(shè)備，具有可撓曲性、柔性的電子元件是前提條件；傳統(tǒng)無(wú)機(jī)物半導(dǎo)體如硅，砷化鎵質(zhì)脆易裂，因此其機(jī)械柔性潛力有限，極難制備成超薄的電子元件與電路。有機(jī)染料因其依靠范德華弱作用力堆積，是一類(lèi)天生適合柔性元件的半導(dǎo)體材料；不僅如此，還可通過(guò)改變共軛母核類(lèi)型或取代基的合成手段，對(duì)其關(guān)鍵半導(dǎo)體特性，如帶隙，電子能級(jí)進(jìn)行調(diào)控，從而得到特定的元器件電學(xué)性能。從環(huán)境保護(hù)角度，有機(jī)染料可大量獲得，并且不包含鉛，鎘等劇毒重金屬，具有替代鉛、鎘化合物光導(dǎo)體的潛力。

近年來(lái)，基于有機(jī)染料的近紅外探測(cè)器和光導(dǎo)體逐漸受到業(yè)界關(guān)注。其中酞菁氧鈦和吡咯并吡咯二酮聚合物的研究最為廣泛，其近紅外響應(yīng)可從750納米覆蓋到900納米。一個(gè)不能回避的問(wèn)題是，盡管這些有機(jī)材料展現(xiàn)出高近紅外靈敏度，它們對(duì)可見(jiàn)光(390納米-760納米)的靈敏度更高；這意味著，在沒(méi)有可見(jiàn)波段濾光片下，制成的近紅外像素不具備抗可見(jiàn)干擾能力，實(shí)際使用中會(huì)造成誤判誤讀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于有機(jī)染料的抗可見(jiàn)光近紅外記憶像素。

本發(fā)明提供的光敏電阻，由下至上依次由基底、圖案化的金屬電極層和疊層薄膜組成；

所述疊層薄膜由下至上依次為氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)苝酰亞胺ROT300，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示)和酞菁氧釩(其結(jié)構(gòu)式如圖1所示)薄膜。

上述光敏電阻中，構(gòu)成所述基底的材料選自玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯中的至少一種；

構(gòu)成所述金屬電極層的材料為金；

所述金屬電極層的厚度為20納米-100納米，具體可為20-40納米或50-100納米；

所述氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜的厚度為5納米-10納米；

所述酞菁氧釩薄膜的厚度為25納米-45納米，具體可為30納米。

上述光敏電阻可按照各種常規(guī)方法制得，如可按照包括如下步驟的方法制得：在所述基底上制備所述圖案化的金屬電極層后，在所述圖案化的金屬電極層上依次制備一層所述氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜和所述酞菁氧釩薄膜，得到所述光敏電阻。

制備所述圖案化的金屬電極層、所述氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜、所述酞菁氧釩薄膜的方法均為各種常規(guī)方法，如真空熱蒸鍍法；所述真空熱蒸鍍法中，真空度具體可為3×10^-4帕，蒸鍍速度具體可為1埃/秒。

本發(fā)明還提供了一種光敏分壓器，由下至上依次由前述光敏電阻中所用基底、所用圖案化的金屬電極層和薄膜電阻層組成；

其中，所述薄膜電阻層由前述疊層薄膜和單薄膜層組成，且所述疊層薄膜和單薄膜層共平面，連接方式為串聯(lián)；

所述單薄膜層為氮，氮-二(七氟丁基)-1,6-二氰基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)N1100，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示)；

所述疊層薄膜與所述單薄膜層共用一段金屬電極作為電壓輸出端。

所述疊層薄膜作為恒偏壓端；所述單薄膜層作為接地端。

上述光敏分壓器中，所述單薄膜層的厚度為30納米-40納米；

所述疊層薄膜和單薄膜層中，溝道長(zhǎng)度均為10微米-40微米，具體可為30微米，溝道寬度均為1200微米-3600微米，具體可為1800微米。

上述光敏分壓器可按照各種常規(guī)方法制得，如可按照包括如下步驟的方法制得：1)在所述基底上制備所述圖案化的金屬電極層后，在所述圖案化的金屬電極層上先制備一層所述氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜，再在其上制備一層酞菁氧釩薄膜，得到所述疊層薄膜；2)在所述圖案化的金屬電極層上再制備一層所述單薄膜層，使所述疊層薄膜與所述單薄膜層共平面，且其連接方式為串聯(lián)，并使所述疊層薄膜與所述單薄膜層共用一段金屬電極，得到所述近紅外光敏分壓器。

本發(fā)明還提供了一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器，該有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器由下至上依次由基底、源漏電極層、半導(dǎo)體有源層、隧穿層、浮柵層、介電層和金屬電極層組成；

構(gòu)成所述半導(dǎo)體有源層的材料為對(duì)紅外無(wú)感光能力的聚合物；

所述隧穿層由下至上依次為聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和氧化石墨烯薄膜；

構(gòu)成所述浮柵層的材料為氧化鋅納米顆粒。

上述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器中，所述對(duì)紅外無(wú)感光能力的聚合物為聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩、聚異靛藍(lán)-并二噻吩或聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩-異靛藍(lán)-并二噻吩，結(jié)構(gòu)式如圖9所示；

構(gòu)成所述基底的材料選自平板玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯中的至少一種；

構(gòu)成所述源漏電極層的材料為金；

構(gòu)成所述介電層的材料為聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯；

構(gòu)成所述金屬電極層的材料為金或鋁；

所述半導(dǎo)體有源層的厚度為10納米-20納米；

所述隧穿層中，聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度為10納米-20納米，氧化石墨烯薄膜的厚度為5納米-20納米或10納米；

所述浮柵層的厚度為10-20納米；

所述介電層的相對(duì)介電常數(shù)為30-50，優(yōu)選40；

所述介電層的厚度為600納米-750納米；

所述金屬電極層的厚度為20納米-100納米。

上述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器可按照各種常規(guī)方法制得，如可按照包括如下步驟的方法制得：在所述基底上制備所述圖案化的金屬電極層后，在所述圖案化的金屬電極層上依次勻膠制備一層所述聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩或聚異靛藍(lán)-并二噻吩或聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩-異靛藍(lán)-并二噻吩混聚物；隨后勻膠聚甲基丙烯酸甲酯/氧化石墨烯雙層薄膜作為隧穿層；隨后勻膠氧化鋅納米顆粒作為浮柵層；隨后勻膠聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯作為晶體管介電層；最終掩膜版圖案化熱蒸鍍圖案化的金屬電極層作為晶體管柵電極；

本發(fā)明還提供了一種記憶像素，由上至下依次為前述光敏分壓器中的薄膜電阻層、前述光敏分壓器中的所述金屬電極層、隔離層和前述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器；

其中，所述光敏分壓器中的金屬電極層位于所述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器中的金屬電極層之上；

所述隔離層填充所述光敏分壓器中的薄膜電阻層和所述有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器中的介電層之間未被所述光敏分壓器中的金屬電極層覆蓋的區(qū)域。

上述記憶像素中，構(gòu)成所述隔離層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯；所述隔離層的厚度為30納米-50納米。

另外，上述本發(fā)明提供的光敏電阻或光敏分壓器在制備光探測(cè)器、圖像傳感器、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器和記憶像素中至少一種中的應(yīng)用及上述記憶像素在制備光探測(cè)器中的應(yīng)用以及含有該光敏電阻或光敏分壓器的光探測(cè)器、圖像傳感器、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器或記憶像素以及含有前述本發(fā)明提供的記憶像素的光探測(cè)器，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中，所述光探測(cè)器為近紅外光探測(cè)器，具體為近紅外光敏器件，更具體為近紅外光敏分壓器；所述記憶像素為近紅外記憶像素。

本發(fā)明基于有機(jī)染料工業(yè)上常見(jiàn)的兩種有機(jī)共軛分子，苝酰亞胺(商業(yè)化產(chǎn)品名ROT 300)和酞菁氧釩，采用其垂直異質(zhì)結(jié)和共平面、下電極的器件結(jié)構(gòu)制備了近紅外響應(yīng)強(qiáng)于可見(jiàn)光的有機(jī)染料光敏電阻。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該異質(zhì)結(jié)光敏電阻的850納米入射光下的動(dòng)態(tài)范圍最高可達(dá)75dB；同時(shí)發(fā)現(xiàn)另一種吸電子基團(tuán)取代苝酰亞胺(商業(yè)化產(chǎn)品名N 1100)構(gòu)筑的薄膜電阻對(duì)850納米近紅外光無(wú)光響應(yīng)，且暗電阻小于上述近紅外光敏電阻?；谶@兩種光敏電阻的差異化的線性動(dòng)態(tài)范圍(光電導(dǎo)能力)，將兩者串聯(lián)，成功制備出了基于全有機(jī)染料的近紅外分壓器，該分壓器具有在光照下輸出動(dòng)態(tài)高電平，無(wú)光照下輸出低電平的能力，為今后的基于全有機(jī)共軛分子構(gòu)建的光傳感器電路打下了技術(shù)基礎(chǔ)。該技術(shù)解決了兩個(gè)難題：制備了高線性動(dòng)態(tài)范圍的平面結(jié)構(gòu)的有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜光敏電阻和利用差異化的光電導(dǎo)性能，成功地克服了有機(jī)共軛分子的高阻抗不易集成的特點(diǎn)，找到了電阻范圍與有機(jī)光敏電阻匹配的酞菁電阻，獲得了高光靈敏度的有機(jī)共軛分子的分壓器。

在上述近紅外分壓器基礎(chǔ)上，本發(fā)明將其輸出端與一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器的柵電極集成，構(gòu)筑了近紅外像素。該有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器基于浮柵晶體管原理，其中半導(dǎo)體有源層采用對(duì)紅外無(wú)感光能力的異靛藍(lán)共軛聚合物，浮柵材料采用氧化鋅納米顆粒；具體工作原理如下：850納米脈沖入射光照射下，分壓器輸出脈沖電壓；當(dāng)脈沖電壓超過(guò)存儲(chǔ)器寫(xiě)入閾值電壓時(shí)，浮柵晶體管的電導(dǎo)發(fā)生永久性改變，形成非揮發(fā)性信號(hào)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)像素功能。特別值得一提，在白光照射下(光強(qiáng)小于15毫瓦每平方厘米)，分壓器輸出電壓不足以對(duì)浮柵晶體管進(jìn)行寫(xiě)入操作，相當(dāng)于不會(huì)對(duì)其電導(dǎo)造成永久性改變，從而賦予了整個(gè)像素對(duì)可見(jiàn)光無(wú)響應(yīng)(可見(jiàn)盲)的特性。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明首次利用了兩種廉價(jià)的有機(jī)染料苝酰亞胺ROT300和酞菁氧釩制備了具有動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)75dB的近紅外光敏電阻，該數(shù)值可與常見(jiàn)硫化鉛或硒化鎘光敏電阻相持平。更重要的是，該疊層電阻近紅外下光響應(yīng)比可見(jiàn)光下更強(qiáng)。

2、本發(fā)明巧妙利用了苝酰亞胺ROT300的衍生物N1100作為負(fù)載電阻材料，苝酰亞胺N1100對(duì)近紅外無(wú)光響應(yīng)且暗電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩近紅外光敏電阻，利用兩種染料薄膜電阻串聯(lián)而成的近紅外分壓器具有在近紅外照射下輸出高電壓，暗態(tài)下輸出低電壓，并且對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)明顯弱于近紅外的優(yōu)良特性。

3、本發(fā)明在近紅外優(yōu)先選擇性的分壓器基礎(chǔ)上，集成了一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器。因?yàn)樗鼋t外分壓器可在近紅外脈沖下輸出高脈沖電壓，可使晶體管存儲(chǔ)器完成寫(xiě)入操作，造成非揮發(fā)性信號(hào)記憶；相比之下，因?yàn)榻t外分壓器在可見(jiàn)光脈沖下產(chǎn)生的電壓值小，不足以對(duì)晶體管存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)入，因此不會(huì)造成信號(hào)記憶。綜上所述，三種薄膜元器件集成后像素具有可在無(wú)濾光片下工作，并對(duì)近紅外有高選擇性。

3、本發(fā)明所涉及的有機(jī)薄膜近紅外光敏電阻對(duì)于襯底沒(méi)有特殊要求，能夠在絕大多數(shù)平面襯底上加工，如平板玻璃、滌綸薄膜等；

4、本發(fā)明所涉及的方法具有有機(jī)染料，無(wú)論小分子、聚合物都來(lái)源廣泛且廉價(jià)，采用共平面的金屬電極對(duì)，加工工藝簡(jiǎn)潔，成本低廉，可作為一種潛在的硫化鎘或硒化鎘光敏電阻器的環(huán)保替代品，并有希望應(yīng)用于近紅外圖像傳感器體系中。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明苝酰亞胺ROT300、苝酰亞胺N1100、酞菁氧釩的分子結(jié)構(gòu)式。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層薄膜、酞菁氧釩薄膜、苝酰亞胺ROT300薄膜和苝酰亞胺N1100薄膜的紫外—可見(jiàn)—近紅外吸收?qǐng)D譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻、苝酰亞胺N1100負(fù)載電阻在近紅外(850納米)照射下光強(qiáng)依賴(lài)電阻變化曲線。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻在紫外—可見(jiàn)—近紅外范圍(390納米-850納米)內(nèi)不同波段入射光下(光強(qiáng)都標(biāo)定在1毫瓦每平方厘米)光電流值。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2得到的近紅外分壓器的結(jié)構(gòu)圖；它由中苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻和苝酰亞胺N1100負(fù)載電阻串聯(lián)而成。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2得到的近紅外分壓器輸出電壓與近紅外(850納米)光強(qiáng)依賴(lài)關(guān)系。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例2得到的近紅外分壓器輸出電壓與白光(可見(jiàn)光)光強(qiáng)依賴(lài)關(guān)系。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例3中的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器和近紅外記憶像素結(jié)構(gòu)圖和該像素對(duì)應(yīng)電路圖；其中像素由本發(fā)明實(shí)施例2得到的近紅外分壓器和本發(fā)明實(shí)施例3得到的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器集成獲得。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例3中半導(dǎo)體有源層材料聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩、聚異靛藍(lán)-并二噻吩、聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩-異靛藍(lán)-并二噻吩以及介電層聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯的結(jié)構(gòu)式。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例3中有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器的轉(zhuǎn)移、輸出曲線和閾值電壓漂移和寫(xiě)入電壓依賴(lài)曲線。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例3中近紅外記憶像素的在白光下?lián)]發(fā)性電導(dǎo)和光強(qiáng)依賴(lài)曲線(左)，非揮發(fā)電導(dǎo)與近紅外(850納米)光強(qiáng)依賴(lài)光強(qiáng)(右)。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例3中的近紅外記憶像素的波長(zhǎng)為850納米的近紅外光照射下電流實(shí)時(shí)變化圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。所述原材料如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開(kāi)商業(yè)途徑獲得。

實(shí)施例1、在聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜上制備苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻及其在近紅外光探測(cè)中的應(yīng)用

1)清洗基底

將聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜依次用洗滌劑、二次水、無(wú)水乙醇、異丙醇各超聲清洗10分鐘后，氮?dú)獯蹈纱茫?/p>

2)將步驟1)獲得的襯底放入真空鍍膜機(jī)，先用真空蒸鍍的方法(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)在襯底上淀積一層厚度為20至40納米的金作為電極，金電極的溝道長(zhǎng)度與寬度通過(guò)掩膜版確定。隨后在金電極表面依次真空熱蒸鍍(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)厚度為10納米的苝酰亞胺ROT300和厚度為30納米的酞菁氧釩薄膜，得到本發(fā)明提供的疊層近紅外光敏電阻。

該光敏電阻由下至上依次由基底、圖案化的金屬電極層和疊層薄膜組成；其中，所述疊層薄膜由下至上依次為氮，氮-二(2,6-異丙基苯基)-1,6,7,12,-四苯氧基-3,4,9,10-苝酰亞胺薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)苝酰亞胺ROT300)和酞菁氧釩薄膜。

上述光敏電阻中，基底為聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜；構(gòu)成金屬電極層的材料為金；金屬電極層的厚度為20納米；苝酰亞胺ROT300薄膜的厚度為10納米；酞菁氧釩薄膜的厚度為30納米。

本實(shí)施例制備的苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層、苝酰亞胺N1100的薄膜紫外—可見(jiàn)—近紅外吸收?qǐng)D譜如圖2所示。

本實(shí)施例制備的苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻、苝酰亞胺N1100負(fù)載電阻在近紅外(850納米)照射下光強(qiáng)依賴(lài)電阻變化曲線，如圖3所示。光電流測(cè)試由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征，通過(guò)偏壓(20伏)除以光電流，換算獲得光電阻。由圖可知，苝酰亞胺ROT300對(duì)近紅外光響應(yīng)強(qiáng)，苝酰亞胺N1100對(duì)近紅外完全無(wú)響應(yīng)。

本實(shí)施例制備的苝酰亞胺ROT300/酞菁氧釩疊層光敏電阻在紫外—可見(jiàn)—近紅外范圍(390納米-850納米)內(nèi)不同波段入射光下(光強(qiáng)都標(biāo)定在1毫瓦每平方厘米)光電流值，如圖4所示。光電流測(cè)試由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征。由圖可知，該實(shí)施例所得光敏電阻的近紅外響應(yīng)強(qiáng)于可見(jiàn)響應(yīng)。

實(shí)施例2、在聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜上制備由全有機(jī)共軛分子構(gòu)建的光敏分壓器

1)將聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜依次用洗滌劑、二次水、無(wú)水乙醇、異丙醇各超聲清洗10分鐘后，氮?dú)獯蹈纱茫?/p>

2)將步驟1)獲得的襯底放入真空鍍膜機(jī)，先用真空蒸鍍的方法(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)在襯底上淀積厚度20至40納米的金作為電極，金電極的溝道長(zhǎng)度與寬度通過(guò)掩膜版確定。該異質(zhì)結(jié)薄膜覆蓋的金電極區(qū)域，溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米。隨后在指定光敏電阻區(qū)域的金電極表面依次真空熱蒸鍍(真空度為3×10.^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)厚度為10納米的苝酰亞胺ROT300薄膜和厚度為30納米的酞菁氧釩，得到疊層薄膜；

3)將步驟2)獲得的金電極層上與步驟2)異質(zhì)結(jié)薄膜覆蓋的金電極區(qū)域不同的區(qū)域，真空熱蒸鍍(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)30至40納米的苝酰亞胺N1100，使疊層薄膜與該苝酰亞胺N1100薄膜的連接方式為串聯(lián)，并使疊層薄膜與苝酰亞胺N1100薄膜共用一段金電極，該苝酰亞胺N1100薄膜覆蓋的金電極區(qū)域溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米，得到本發(fā)明提供的近紅外光敏分壓器。

該光敏分壓器的器件結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，由下至上依次由基底、圖案化的金屬電極層和薄膜電阻層組成；

其中，薄膜電阻層由共平面的疊層薄膜和單薄膜層(也即苝酰亞胺N1100薄膜)組成，且疊層薄膜與N1100薄膜的連接方式為串聯(lián)；疊層薄膜與N1100薄膜共用一段金屬電極作為電壓輸出端。疊層薄膜作為恒偏壓端；單薄膜層作為接地端。

構(gòu)成基底的材料為聚對(duì)苯二酸乙二醇酯；構(gòu)成金屬電極層的材料為金；金屬電極層的厚度為20納米；苝酰亞胺ROT300薄膜的厚度為10納米；酞菁氧釩薄膜的厚度為30納米。

苝酰亞胺N1100薄膜的厚度為30納米；

疊層薄膜電阻覆蓋的金電極的溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米；苝酰亞胺N1100薄膜覆蓋的金電極的溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米。

該光敏分壓器輸出電壓對(duì)近紅外(850納米)光強(qiáng)依賴(lài)關(guān)系曲線如圖6所示。電壓輸出圖由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征，分壓器在偏壓20V下測(cè)試。

本實(shí)施例制備的基于有機(jī)染料構(gòu)建的光敏分壓器輸出電壓與白光(可見(jiàn)光)光強(qiáng)依賴(lài)關(guān)系曲線，如圖7所示；電壓輸出圖由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征，分壓器在偏壓20V下測(cè)試。對(duì)比圖6可發(fā)現(xiàn)，該實(shí)施例制備的光敏分壓器對(duì)近紅外響應(yīng)比可見(jiàn)光更高。

實(shí)施例3、在聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜上制備有機(jī)染料近紅外記憶像素

1)將聚對(duì)苯二酸乙二醇酯薄膜依次用洗滌劑、二次水、無(wú)水乙醇、異丙醇各超聲清洗10分鐘后，氮?dú)獯蹈纱茫?/p>

2)將步驟1)獲得的襯底放入真空鍍膜機(jī)，先用真空蒸鍍的方法(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)在襯底上淀積厚度20至40納米的金作為叉指電極，金電極的溝道長(zhǎng)度與寬度通過(guò)掩膜版確定，溝道長(zhǎng)度為50微米，溝道寬度為4500微米。

3)在步驟2)獲得的薄膜表面勻膠聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩(或聚異靛藍(lán)-并二噻吩或聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩-異靛藍(lán)-并二噻吩混聚物)鄰二氯苯溶液，濃度為4毫克每毫升。成膜后熱臺(tái)上150攝氏度退火30分鐘；

4)在步驟3)獲得的薄膜表面先后勻膠聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸正丁酯溶液(濃度為8毫克每毫升)和氧化石墨烯的水溶液(濃度為1.5毫克每毫升)，自下至上依次獲得聚甲基丙烯酸甲酯和氧化石墨烯薄膜。成膜后熱臺(tái)上120攝氏度退火30分鐘；

5)在步驟4)獲得的薄膜表面勻膠氧化鋅納米顆粒分散液(濃度為2毫克每毫升)，成膜后熱臺(tái)上120攝氏度退火30分鐘；

6)在步驟5)獲得的薄膜表面勻膠聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯的丁酮溶液，濃度為40毫克每毫升，形成介電層；成膜后熱臺(tái)上90攝氏度退火60分鐘；

7)在步驟6)獲得的薄膜表面放入真空鍍膜機(jī)，先用真空蒸鍍的方法(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)在襯底上淀積厚度50至80納米的鋁作為晶體管存儲(chǔ)器柵電極(也即金屬電極層)，柵電極的尺寸由掩膜版確定；

8)在步驟7)獲得的晶體管存儲(chǔ)器表面勻膠聚甲基丙烯酸甲酯溶液(濃度15毫克每毫升)，形成聚甲基丙烯酸甲酯隔離層，隨后利用氧等離子體圖案化腐蝕掉部分隔離層，暴露出步驟6)中獲得的柵電極；

9)在步驟8)獲得的隔離層保護(hù)的晶體管表面先用真空熱蒸鍍(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)在襯底上淀積厚度20納米的金作為電極，金電極的溝道長(zhǎng)度與寬度通過(guò)掩膜版確定。近紅外光敏電阻(疊層薄膜)覆蓋的金電極區(qū)域，溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米。隨后在指定光敏電阻區(qū)域的金電極表面依次真空熱蒸鍍(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)厚度為10納米的苝酰亞胺ROT300薄膜和厚度為30納米的酞菁氧釩，得到疊層薄膜；

10)將步驟9)獲得的金電極層上指定的負(fù)載電阻區(qū)域，真空熱蒸鍍(真空度為3×10^-4帕，蒸鍍速度1埃/秒)30納米的苝酰亞胺N1100，使疊層薄膜光敏電阻與該苝酰亞胺N1100負(fù)載電阻的連接方式為串聯(lián)，并使疊層薄膜與苝酰亞胺N1100薄膜共用一段金電極，該苝酰亞胺N1100薄膜覆蓋的金電極區(qū)域溝道長(zhǎng)度為30微米，溝道寬度為1200微米，得到本發(fā)明提供的近紅外記憶像素。

該近紅外記憶像素由上至下依次為實(shí)施例2光敏分壓器中的薄膜電阻層、金屬電極層、隔離層和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器；

其中，光敏分壓器中的金屬電極層位于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器中的金屬電極層之上；

隔離層填充光敏分壓器中的薄膜電阻層和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器中的介電層之間未被光敏分壓器中的金屬電極層覆蓋的區(qū)域。

該有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器由下至上依次由基底、源漏電極層、半導(dǎo)體有源層、隧穿層、浮柵層、介電層和金屬電極層組成；其中，構(gòu)成半導(dǎo)體有源層的材料為對(duì)紅外無(wú)感光能力的聚合物聚異靛藍(lán)-聯(lián)二噻吩；隧穿層由下至上依次為聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和氧化石墨烯薄膜；構(gòu)成浮柵層的材料為氧化鋅納米顆粒。構(gòu)成基底的材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；構(gòu)成源漏電極層的材料為金；構(gòu)成介電層的材料為聚偏二氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯；構(gòu)成金屬電極層的材料為鋁；半導(dǎo)體有源層的厚度為10納米-20納米；隧穿層中，聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的厚度為10納米，氧化石墨烯薄膜的厚度為5納米；浮柵層的厚度為10納米；介電層的相對(duì)介電常數(shù)為40；介電層的厚度為600納米；金屬電極層的厚度為20納米。

光敏分壓器中，圖案化的金屬電極層為金層，厚度為50納米；隔離層材料為聚甲基丙烯酸甲脂；隔離層厚度為30納米；

本實(shí)施例制備的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器和近紅外記憶像素的結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

本實(shí)施例制備的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器的轉(zhuǎn)移、輸出曲線、閾值電壓漂移對(duì)應(yīng)寫(xiě)入電壓依賴(lài)曲線由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征，自上而下分別如圖10所示。

本實(shí)施例制備的近紅外記憶像素由一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器和一個(gè)近紅外分壓器組合而成；該像素的非揮發(fā)性記憶(信號(hào))與近紅外(850納米)光強(qiáng)依賴(lài)曲線由Keithley4200半導(dǎo)體檢測(cè)儀進(jìn)行表征，由圖11所示。由圖可知，該像素具有感應(yīng)、記憶、讀出灰度近紅外信號(hào)的能力。

圖12為該實(shí)施例近紅外記憶像素的波長(zhǎng)為850納米的近紅外光照射下電流實(shí)時(shí)變化圖。脈沖時(shí)間為1秒的近紅外光脈沖驅(qū)動(dòng)光敏分壓器產(chǎn)生脈沖電壓，完成對(duì)存儲(chǔ)器信號(hào)寫(xiě)入操作；即使近紅外停止施加后，因存儲(chǔ)器已經(jīng)產(chǎn)生了非揮發(fā)性電流階躍，像素電流維持高位不回落，即記憶功能被觸發(fā)。由圖可知，像素的非揮發(fā)性電流隨近紅外光強(qiáng)增大而增大，從而具有對(duì)近紅外光灰度識(shí)別能力。

該實(shí)施例所得近紅外記憶像素對(duì)近紅外光信號(hào)具有優(yōu)先選擇性，這源于近紅外分壓器在可見(jiàn)光下輸出電壓信號(hào)比近紅外小，無(wú)法達(dá)到有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管存儲(chǔ)器寫(xiě)入操作的閾值電壓，因此不會(huì)產(chǎn)生非揮發(fā)性記憶效果，故而可以在無(wú)可見(jiàn)濾光片下工作；該近紅外記憶像素具有器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選用材料廣泛易得、且加工成本低廉的特點(diǎn)，具有應(yīng)用于全有機(jī)染料的光探測(cè)電路和波段選擇性圖像傳感器的潛力。