一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電探測器，具體是一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光電探測器通常被用來與讀出電路進行集成，由此制作各種光電信號轉換器件(例如光譜儀、焦平面陣列、發光二極管陣列，空間光調制器等)。在現有技術條件下，光電探測器由于自身結構所限，需要采用倒裝芯片鍵合技術或引線鍵合互連技術來與讀出電路進行集成，然而由于倒裝芯片鍵合技術或引線鍵合互連技術的精度限制，導致光電探測器的探測區域尺寸難以縮小到高端讀出電路的像素級水平，由此導致光電信號轉換器件的分辨率受限。此外，由于倒裝芯片鍵合技術或引線鍵合互連技術的工藝難度大、工藝成本高，導致光電信號轉換器件的制作成本高。基于此，有必要發明一種全新的光電探測器，以解決現有光電信號轉換器件分辨率受限、制作成本高的問題。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有光電信號轉換器件分辨率受限、制作成本高的問題，提供了一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器及其制備方法。
[0004]本發明是采用如下技術方案實現的:一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，包括兩組電極接觸導體；
第一組電極接觸導體一一對應沉積于讀出電路的各個像素單元的上表面；
第二組電極接觸導體一一對應沉積于讀出電路的各個平面金屬界面環的上表面； 第一組電極接觸導體的上表面沉積有底部載流子傳輸增強膜層；
底部載流子傳輸增強膜層的上表面沉積有活性膠體量子點膜層；
活性膠體量子點膜層的上表面沉積有頂部載流子傳輸增強膜層；
頂部載流子傳輸增強膜層的上表面和第二組電極接觸導體的上表面共同覆蓋有公共上電極層。
[0005]工作時，由不同膠體量子點材料組成的活性膠體量子點膜層的不同區域將相應的入射光(可以是紫外線、可見光、近紅外線、短波紅外線、中紅外線、遠紅外線等)的光子轉化為電流，由此實現光電探測。
[0006]與現有光電探測器相比，本發明所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器通過利用膠體量子點技術，實現了與讀出電路進行直接集成，而無需采用倒裝芯片鍵合技術或引線鍵合互連技術來與讀出電路進行集成，由此一方面擺脫了倒裝芯片鍵合技術或引線鍵合互連技術的精度限制，實現了將光電探測器的探測區域尺寸縮小到高端讀出電路的像素級水平，從而大幅提高了光電信號轉換器件的分辨率，另一方面大幅降低了光電信號轉換器件的制作成本。
[0007]—種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法(該方法用于制備本發明所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器)，該方法是采用如下步驟實現的:
a.選取讀出電路，該讀出電路具有若干個像素單元和若干個平面金屬界面環；
b.在讀出電路的各個像素單元的上表面一一對應沉積第一組電極接觸導體；在讀出電路的各個平面金屬界面環的上表面一一對應沉積第二組電極接觸導體；
c.在第一組電極接觸導體的上表面沉積底部載流子傳輸增強膜層；
d.在底部載流子傳輸增強膜層的上表面沉積活性膠體量子點膜層；
e.在活性膠體量子點膜層的上表面沉積頂部載流子傳輸增強膜層；
f.在頂部載流子傳輸增強膜層的上表面和第二組電極接觸導體的上表面共同覆蓋公共上電極層。
[0008]本發明有效解決了現有光電信號轉換器件分辨率受限、制作成本高的問題，適用于光電探測領域。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟a的示意圖。
[0010]圖2是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟b的示意圖。
[0011]圖3是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟c的示意圖。
[0012]圖4是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟d的示意圖。
[0013]圖5是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟e的示意圖。
[0014]圖6是本發明的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法的步驟f的示意圖。
[0015]圖中:1_讀出電路的像素單元，2-讀出電路的平面金屬界面環，3-電極接觸導體，4-底部載流子傳輸增強膜層，5-活性膠體量子點膜層，6-頂部載流子傳輸增強膜層，7-公共上電極層。
【具體實施方式】
[0016]一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，包括兩組電極接觸導體3 ;
第一組電極接觸導體3 —一對應沉積于讀出電路的各個像素單元I的上表面；
第二組電極接觸導體3 —一對應沉積于讀出電路的各個平面金屬界面環2的上表面； 第一組電極接觸導體3的上表面沉積有底部載流子傳輸增強膜層4 ;
底部載流子傳輸增強膜層4的上表面沉積有活性膠體量子點膜層5 ;
活性膠體量子點膜層5的上表面沉積有頂部載流子傳輸增強膜層6 ;
頂部載流子傳輸增強膜層6的上表面和第二組電極接觸導體3的上表面共同覆蓋有公共上電極層7。
[0017]底部載流子傳輸增強膜層4、頂部載流子傳輸增強膜層6均采用富勒烯制成。
[0018]活性膠體量子點膜層5采用硫化鉛或碲化鉛或碲化汞制成。
[0019]活性膠體量子點膜層5可采用同一材料制成，或者可分為若干組，不同組活性膠體量子點膜層5各自采用不同材料制成。
[0020]一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法(該方法用于制備本發明所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器)，該方法是采用如下步驟實現的:
a.選取讀出電路，該讀出電路具有若干個像素單元I和若干個平面金屬界面環2;
b.在讀出電路的各個像素單元I的上表面一一對應沉積第一組電極接觸導體3;在讀出電路的各個平面金屬界面環2的上表面一一對應沉積第二組電極接觸導體3 ;
c.在第一組電極接觸導體3的上表面沉積底部載流子傳輸增強膜層4;
d.在底部載流子傳輸增強膜層4的上表面沉積活性膠體量子點膜層5;
e.在活性膠體量子點膜層5的上表面沉積頂部載流子傳輸增強膜層6;
f.在頂部載流子傳輸增強膜層6的上表面和第二組電極接觸導體3的上表面共同覆蓋公共上電極層7。
[0021]所述步驟c、e中，底部載流子傳輸增強膜層4、頂部載流子傳輸增強膜層6均采用富勒稀制成。
[0022]所述步驟d中，活性膠體量子點膜層5采用硫化鉛或碲化鉛或碲化汞制成。
[0023]所述步驟d中，活性膠體量子點膜層5可采用同一材料制成，或者可分為若干組，不同組活性膠體量子點膜層5各自采用不同材料制成。
[0024]具體實施時，所述步驟d中，活性膠體量子點膜層5是采用如下步驟制備的:
dl.將被弱親和配體(例如油酸)鈍化的膠體量子點暴露于新的配體環境中，新的配體環境對膠體量子點表面提供更強的結合親和力，使得交換過程在保持膠體穩定性的同時發生；
d2.采用溶液配位體交換工藝，使得所有膠體量子點在液態和沉積后都具有光電特性。
[0025]所述步驟d中，通過不同的掩膜圖形可以將不同膠體量子點材料(例如:硫化鉛、碲化鉛、碲化汞等)沉積制成不同組活性膠體量子點膜層5，使得活性膠體量子點膜層不僅能夠實現單波段光電探測，也能夠在同一個讀出電路上實現擴展波長或多波段光電探測，使得光電探測可以同時覆蓋紫外線、可見光、近紅外線、短波紅外線、中紅外線、遠紅外線等。
【主權項】
1.一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，其特征在于:包括兩組電極接觸導體(3)； 第一組電極接觸導體(3) —一對應沉積于讀出電路的各個像素單元(I)的上表面； 第二組電極接觸導體(3) —一對應沉積于讀出電路的各個平面金屬界面環(2)的上表面； 第一組電極接觸導體(3)的上表面沉積有底部載流子傳輸增強膜層(4); 底部載流子傳輸增強膜層(4)的上表面沉積有活性膠體量子點膜層(5); 活性膠體量子點膜層(5)的上表面沉積有頂部載流子傳輸增強膜層(6); 頂部載流子傳輸增強膜層(6)的上表面和第二組電極接觸導體(3)的上表面共同覆蓋有公共上電極層(7)。2.根據權利要求1所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，其特征在于:底部載流子傳輸增強膜層(4 )、頂部載流子傳輸增強膜層(6 )均采用富勒烯制成。3.根據權利要求1所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，其特征在于:活性膠體量子點膜層(5)采用硫化鉛或碲化鉛或碲化汞制成。4.根據權利要求1所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，其特征在于:活性膠體量子點膜層(5)可采用同一材料制成，或者可分為若干組，不同組活性膠體量子點膜層(5)各自采用不同材料制成。5.一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法，該方法用于制備如權利要求1所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，其特征在于:該方法是采用如下步驟實現的: a.選取讀出電路，該讀出電路具有若干個像素單元(I)和若干個平面金屬界面環(2); b.在讀出電路的各個像素單元(I)的上表面一一對應沉積第一組電極接觸導體(3);在讀出電路的各個平面金屬界面環(2)的上表面一一對應沉積第二組電極接觸導體(3); c.在第一組電極接觸導體(3)的上表面沉積底部載流子傳輸增強膜層(4); d.在底部載流子傳輸增強膜層(4)的上表面沉積活性膠體量子點膜層(5); e.在活性膠體量子點膜層(5)的上表面沉積頂部載流子傳輸增強膜層(6); f.在頂部載流子傳輸增強膜層(6)的上表面和第二組電極接觸導體(3 )的上表面共同覆蓋公共上電極層(7)。6.根據權利要求5所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法，其特征在于:所述步驟c、e中，底部載流子傳輸增強膜層(4)、頂部載流子傳輸增強膜層(6)均采用富勒稀制成。7.根據權利要求5所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，活性膠體量子點膜層(5)采用硫化鉛或碲化鉛或碲化汞制成。8.根據權利要求5所述的一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，活性膠體量子點膜層(5)可采用同一材料制成，或者可分為若干組，不同組活性膠體量子點膜層(5 )各自采用不同材料制成。
【專利摘要】本發明涉及光電探測器，具體是一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器及其制備方法。本發明解決了現有光電信號轉換器件分辨率受限、制作成本高的問題。一種直接沉積于讀出電路上的光電探測器，包括兩組電極接觸導體；第一組電極接觸導體一一對應沉積于讀出電路的各個像素單元的上表面；第二組電極接觸導體一一對應沉積于讀出電路的各個平面金屬界面環的上表面；第一組電極接觸導體的上表面沉積有底部載流子傳輸增強膜層；底部載流子傳輸增強膜層的上表面沉積有活性膠體量子點膜層；活性膠體量子點膜層的上表面沉積有頂部載流子傳輸增強膜層。本發明適用于光電探測領域。
【IPC分類】H01L31/0352, H01L31/18, H01L31/09
【公開號】CN105206701
【申請號】CN201510660346
【發明人】肖恩·海因茲, 王偉斌
【申請人】山西國惠光電科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月13日