CN102077352B - 光电探测器以及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
发明涉及一种用于X射线辐射的光电探测器，其中，X射线辐射被转换为电荷。在光电探测器的活性有机层中被混合了纳米粒子。
Description
技术领域
发明涉及一种用于X射线辐射的光电探测器，其中，把X射线辐射转换为电荷。
背景技术
在对X射线的检测中，存在X射线辐射至电荷的直接和间接转换，其中，间接的方法具有至少如下的缺陷：在此来自X射线辐射的光子首先在闪烁计数器中与一种材料的相互作用，该材料最后呈现发射，该发射也产生散射光产生。由于散射光，间接的方法的分辨率比直接的方法中的更差。
在直接转换中，可达到明显更高的分辨率，因为没有散射光而导致的不清晰。平板扫描仪(FPD)的高的图像分辨率，通过在光电二极管或光电导体中从X射线辐射至电荷载流子的直接转换来实现。光电二极管和光电导体的制造是非常耗时和费用昂贵的，因为这种允许直接转换的材料通常是非晶硒，其中，典型的层厚度为200μm。其他可用于直接转换的材料为：CdTe(Cadmium-Tellurid，碲化镉)或CdZnTe(Cadmium-Zink-Tellurid，碲化镉锌)。
Y.Wang等人的(Science 1996，273，632-634)报告了一种光电导体，其中，由例如三碘化铋(BiI3，Bismuth triiodide三碘化铋)的无机材料制成的含有纳米粒子，被大比例含量地嵌入到有机基体(尼龙-11)中。在这种技术中，利用机械粉碎式的X射线吸收体，其带有未很好定义的大小和表面结构，被称为纳米粒子。这种机械粉碎的粒子被证明很难被嵌入到聚合基体中。此外，低导电性能的聚合物(聚硅烷，聚咔唑)也可作为聚合物基体使用。由于这种混合的光电导体的电传导方式是通过电荷转移，超出碘盐的低限制的结晶界限，因此较缓慢而且效果也较差。
如同例如WO 2007/017470中所公开的那样，有机光电二极管的使用被仅仅结合间接转换地公知。此外，通过光电探测器转换X射线辐射的技术至今为止仅仅使用无机光电探测器。
与无机光电探测器比较，有机光电探测器有着明显的优势：适于大规模生产制造。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服目前现有技术的缺陷并且允许借助于有机光电探测器来进行直接转换。
本发明的内容和技术问题的解决方法是，一种用于X射线辐射的直接转换的有机光电探测器，包括：在基座上的电极，至少一个活性的有机层以及其上的上电极，其中，在一个半导体的有机基体内的活性层中加入半导体的纳米粒子，用来实现X射线辐射到电荷的直接转换。除此之外，发明的内容还是一种生产这种光电探测器的方法，其中，从溶液中(“湿化学地”)制造所述至少一个活性的有机层。
按照本发明的这种有机光电探测器的特征在于，X射线辐射的转换在与产生电荷的同一层上进行。由此确保了，获得高分辨率的X射线辐射图像。这点此前只能通过成本昂贵的无机光电探测器实现。非常一般地，可以采用各种半导体纳米粒子或者各种纳米粒子的混合物，如可以晶体的形态。
按照一种优选的实施方式，将半导体的纳米晶体掺合到半导体层中，而该纳米晶体又是优选地通过化学合成方式被制造的。
在用于制造纳米粒子的粉碎中出现缺陷，这些缺陷对纳米粒子的表面性质产生影响。
典型的纳米粒子是II-VI族或III-V族的化合物半导体。也可以采用IV族的半导体。理想的纳米粒子表现出良好的X射线辐射吸收特性，如硫化铅(PbS)，硒化铅(PbSe)，硫化汞(HgS)，硒化汞(HgSe)，碲化汞(HgTe)。其中出现能量级量子化(量子点)的半导体的纳米粒子或纳米晶体，包括1至典型的20nm的直径，优选为1至15nm以及特别优选为1至10nm的直径。较大直径的半导体晶体具有该整体特性，其也可以被用于直接转换。光电检测器的有机活性层的原始物质在溶剂中被溶解或作为悬浮物出现，通过湿化学的工艺步骤(脱水，延展，挤压，刮刨，喷层，碾压...)被涂敷在下面的层上，该下面的层例如是电荷耦合器件(CCD，Charge-CouplesDevice)或薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)嵌板。根据不同的制造方法层厚度位于纳米或微米范围内。仅仅一个没有结构化的上电极是必须。
量子点在半导体有机的特殊聚合的基体中的嵌入可以通过多喷射层的方法等来实现。举例来说，这种方法在还未公开的10 2008 015 290 DE中被描述为多喷射层系统(multiple spray coating system)，用于生产聚合物基的电子组件。
按照一种特别优势的实施方式，为了保障有效的X射线辐射吸收，生成具有厚度＞100μm的厚层，用于直接转换。这些层可以通过上面提到的湿化学方法，一次或多次按照半导体层和中间层的顺序有规律地来制作全部的层。半导体层依次通过湿化学方法来制作，例如通过脱水，延展，挤压，刮刨，喷层，碾压，等等。优选地，中间层具有良好的电子和空穴传输能力并且防止了在涂敷上层涂层的期间下层的有机半导体层的部分分解。图3中描绘了这种多层结构的示意性结构。
不过，也可以通过喷射层或浸渍过程来实现数百微米的大的层厚度。
例如，多重层可以通过堆集光电二极管或光电导体来实现，如图4所示。
在直到最高温度为200℃的条件下进行这些工作步骤，使得也可以在柔软的基座上处理。
按照本发明的一种实施方式，在吸收层中的纳米粒子(例如PbS硫化铅)的体积分布比例是非常高的(典型的＞50％，优选＞55％，尤其优选＞60％)，以便保证对X射线辐射的相应高的吸收。为了遮蔽背景光线，例如将金属层用于二极管之上，优选地在其封装之上。
附图说明
以下仍然借助所选的附图示出了本发明的示例性实施方式。
图1示出了有机光电二极管的典型构造；
图2示出了一种具有在有机活性层中嵌入的纳米粒子的像素化的光电探测器；
图3示出了为了实现较厚层的多层结构；并且
图4示意性示出了堆集的二极管的结构。
具体实施方式
图1示出了有机光电二极管1。该光电二极管在基座2之上包括：下面的优选为透明的电极3，其上可选择的空穴传输层4，PEDOT/PSS层和在其之上以本体异质结的方式附加的有机光电导体层5，它的上边是上电极6。例如，以有机基础的光电二极管具有一个垂直分层系统，其中，在下方的氧化铟锡电极(ITO电极)与上方的例如含钙和银的电极之间存在带有P3HT-PCBM-混合物的PEDOT-层。混合物由两种成分构成，分别是作为吸收体和/或空穴传输成分的P3HT(聚(己基噻吩)-2-5-二基(Poly(hexylthiophene)-2-5-diyl)，以及作为电子接收体和/或起电子施主作用的被称为“本体异质结”的PCBM苯基C61丁酸甲酯(PCBMPhenyl-C61)，即，载流子的分离在两种构成总个层结构的材料的边界面处实现。该解决方案可以通过置换或混合其他的材料来修正。
有机光电二极管1被按照截止方向运行并且具有微弱的暗电流。
按照发明的有机活性半导体层添加了纳米粒子(这里看不出来)。按照优选的实施方式中将纳米晶体用为纳米粒子。
利用纳米粒子修正的层对于转换X射线辐射的适宜性，是通过半导体晶体中的能隙实现的，其如同很小的纳米晶体的情况一样可量子化地呈现。如果带有高于半导体晶体能隙的能量的光子或高能的X射线辐射量子被吸收，则产生激发子(电子空穴对)。如果纳米晶体的尺寸在所有三个维度均被缩小，则能量级数量被降低，并且在量子化的原子价和导电性能区间内的能隙取决于晶体直径，于是吸收或散发的情形也将发生改变。例如硫化铅PbS的能隙约为0.42eV(相当于约为3μm的光波长)通过大小约为10nm的纳米晶体提高到1eV(相当于约为1240nm的光波长)。
被纳米粒子或纳米晶体吸收的X射线辐射，产生激发子。由此在有机半导体内形成的电子空穴对，在电场内或者说在有机半导体和纳米晶体的边界面处被分离并且可以通过到对应的电极的渗漏途径作为“光电流”流走。
图2示出了像素化的平板光电检测器的示意性结构，其带有被嵌入到有机活性层5中的纳米粒子7。在有机光电二极管中直接进行X射线辐射的转换。上面所描述的由电子接收器或电子发射器组成的嵌入了半导体纳米粒子或纳米晶体的本体异质结，起到了吸收体的作用。
除了从图1中已知的带有玻璃基座2的光电二极管的构造之外，结构化的钝化层12带有通往下面的电极层3的漏电极13的贯通触点9，这里也可清楚的看到在有机活性层5的纳米粒子7(在整个前面板中)。作为示例，玻璃基座包括一个无机的电晶体阵列，其附带有a-Si-TFT即非晶体的硅-薄膜晶体管(底板)，这种晶体管可商业采购。钝化层12和8要么用来包裹光电二极管(例如：玻璃封装)要么用来抑制单独的a-Si TFT像素之间的导电率。
在下面的电极层3之上存在可选择的空穴传输层4，在其之上又存在着有机活性层5，后者例如厚度范围在100到1500μm之间，优选为约500μm。这一层之上的上面结构类似于图1中的情形。
击中纳米粒子7的X射线14，在那里被吸收并且释放出激发子(没有示出)。形成了一载流子对，其如所示出的那样包括电子15和空穴16。
此外，图2示出了基座2和其下方的钝化层12连同下面结构化的电极3所形成的可商业采购的底板10。而装置的上部分则利用有机活性层5组成了前面板11。
图3示出了一种多层结构，其使得可以利用常规的湿化学方法来构造出较厚的层。在此，可以看出：按照“普通”薄层工艺涂敷的各个有机活性层5，即5a至5d，都被填充了纳米粒子7；并且附加地被称为“魔力层”的中间层17，即17a至17d，将各个薄层相互隔开。如之前所描述的那样，中间层17优选地拥有好的电子和/或空穴导电能力并且在涂敷下一层时分别保护下面的层不被分解。
最后，图4示出了堆集的二极管1的示意性结构。可以用n个堆集的二极管来产生任意的厚度的层。可以分别看出：下面的电极3，可选择的空穴传输层4，附带纳米粒子7的有机活性层5，阴极6和上面的中间层17。
本发明与现有技术相比具有如下的优势：
a)带有暗电流以及嵌入了X射线辐射吸收体(纳米粒子或纳米晶体)的有机光电二极管或有机光电导体。
b)与通过机械粉碎制造的并因此没有很好定义的纳米晶体相比较，带有定义直径的(从溶液中制造的)纳米粒子或纳米晶体，导致可以再生的吸收体具有极小的载流子下降。
c)通过湿化学处理可以使在TFT嵌板上的二极管生产实现X射线辐射的直接转换，而无需附加真空技术和传统的半导体工艺过程。
d)X射线辐射吸收体的纳米晶体到半导体聚合体的嵌入，允许大面积加工。
e)由于较低的加工温度(＜200℃)，有机二极管的生产可以在柔性TFT基座上完成。
f)可以通过喷涂层或多层来实现数百μm的带有充足的X射线辐射吸收体的层。
本发明包含低成本地制造以有机半导体和半导体纳米粒子的合成材料为基础的直接X射线辐射转换器，通过湿化学处理可以将其作为有机光电二极管或光电导体大面积地涂敷在平板扫描仪上。
Claims (14)
1.一种用于直接转换X射线辐射的有机光电检测器，其在基座(2)上包括：电极(3)，至少一个有机活性层(5)，所述有机活性层是一个本体异质结形式的有机光电导体层，和在其之上的上电极(6)，其中，在半导体有机基体中的活性层里被混合了半导体纳米粒子(7)，这些纳米粒子使得X射线辐射到电荷的直接转换得以实现。
2.如权利要求1所述的光电检测器，其中，所述纳米粒子(7)按照纳米晶体(7)的形态呈现。
3.如权利要求1或2所述的光电检测器，其中，所述纳米粒子(7)或纳米晶体是通过化学合成而生成的。
4.如权利要求1所述的光电检测器，其中，所述纳米粒子(7)是族II-VI，族IV或族III-V的化合物半导体。
5.如权利要求1所述的光电检测器，其中，所述纳米粒子来自于硫化铅(PbS)，硒化铅(PbSe)，硫化汞(HgS)，硒化汞(HgSe)和/或碲化汞(HgTe)。
6.如权利要求1所述的光电检测器，其中，所述纳米粒子(7)的典型直径为1至20nm。
7.如权利要求1所述的光电检测器，其中，所述光电检测器的有机活性层(5)具有＞100μm的层厚度。
8.如权利要求7所述的光电检测器，其中，所述层厚度通过带有中间层(17)的多重有机活性层(5)实现(图3)。
9.如权利要求7所述的光电检测器，其中，所述层厚度通过光电二极管的堆集来形成(图4)。
10.如权利要求9所述的光电检测器，其中，在所述光电二极管(1)上设置金属层。
11.如权利要求1所述的光电检测器，其中，在所述有机活性层(5)中加入最少占体积比例50％的纳米粒子(7)。
12.一种用于制造光电探测器的方法，其中，至少从溶液中湿化学地制造出作为本体异质结形式的光电导体层的有机活性层(5)。
13.如权利要求12中所述的方法，其中，至少要通过脱水，延展，挤压，刮刨，喷层和/或碾压制造出所述有机活性层(5)。
14.如权利要求12或13中所述的方法，其中，在直至最高为200℃的温度条件下进行处理步骤。
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| TWI461724B (zh) | 2011-08-02 | 2014-11-21 | Vieworks Co Ltd | 用於輻射成像偵知器的組合物及具有該組合物之輻射成像偵知器 |
| DE102011083692A1 (de) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Strahlentherapievorrichtung |
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| US10890669B2 (en) * | 2015-01-14 | 2021-01-12 | General Electric Company | Flexible X-ray detector and methods for fabricating the same |
| EP3101695B1 (en) * | 2015-06-04 | 2021-12-01 | Nokia Technologies Oy | Device for direct x-ray detection |
| EP3206235B1 (en) | 2016-02-12 | 2021-04-28 | Nokia Technologies Oy | Method of forming an apparatus comprising a two dimensional material |
| DE102016205818A1 (de) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Siemens Healthcare Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren von Röntgenstrahlung |
| KR102454412B1 (ko) * | 2016-10-27 | 2022-10-14 | 실버레이 리미티드 | 다이렉트 변환 방사선 검출기 |
| JP6666285B2 (ja) | 2017-03-03 | 2020-03-13 | 株式会社東芝 | 放射線検出器 |
| JP6670785B2 (ja) | 2017-03-21 | 2020-03-25 | 株式会社東芝 | 放射線検出器 |
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| WO2019144344A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | Radiation detector with quantum dot scintillator |
| EP3618115A1 (en) | 2018-08-27 | 2020-03-04 | Rijksuniversiteit Groningen | Imaging device based on colloidal quantum dots |
| CN109713134A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-03 | 长春工业大学 | 一种掺杂PbSe量子点的光敏聚合物有源层薄膜制备方法 |
| CN109801951B (zh) * | 2019-02-13 | 2022-07-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、电致发光显示面板及显示装置 |
| RU197989U1 (ru) * | 2020-01-16 | 2020-06-10 | Константин Антонович Савин | Фоторезистор на основе композитного материала, состоящего из полимера поли(3-гексилтиофена) и наночастиц кремния p-типа проводимости |
| CN111312902A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-19 | 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 | 平板探测器结构及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1643702A (zh) * | 2002-03-19 | 2005-07-20 | 加利福尼亚大学董事会 | 半导体－纳米晶体/共轭聚合物薄膜 |
| WO2008054845A3 (en) * | 2006-03-23 | 2008-07-24 | Solexant Corp | Photovoltaic device containing nanoparticle sensitized carbon nanotubes |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352777B1 (en) * | 1998-08-19 | 2002-03-05 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic devices with transparent electrodes |
| US6855202B2 (en) * | 2001-11-30 | 2005-02-15 | The Regents Of The University Of California | Shaped nanocrystal particles and methods for making the same |
| US7777303B2 (en) * | 2002-03-19 | 2010-08-17 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor-nanocrystal/conjugated polymer thin films |
| SG176316A1 (en) * | 2001-12-05 | 2011-12-29 | Semiconductor Energy Lab | Organic semiconductor element |
| WO2004023527A2 (en) * | 2002-09-05 | 2004-03-18 | Nanosys, Inc. | Nanostructure and nanocomposite based compositions and photovoltaic devices |
| US7857993B2 (en) * | 2004-09-14 | 2010-12-28 | Ut-Battelle, Llc | Composite scintillators for detection of ionizing radiation |
| KR100678291B1 (ko) * | 2004-11-11 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | 나노입자를 이용한 수광소자 |
| US20060255282A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-16 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor materials matrix for neutron detection |
| DE102005037290A1 (de) | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Siemens Ag | Flachbilddetektor |
| EP2038940B1 (en) * | 2006-06-13 | 2017-03-15 | Solvay USA Inc. | Organic photovoltaic devices comprising fullerenes and derivatives thereof |
| US7608829B2 (en) * | 2007-03-26 | 2009-10-27 | General Electric Company | Polymeric composite scintillators and method for making same |
| CN102017147B (zh) * | 2007-04-18 | 2014-01-29 | 因维萨热技术公司 | 用于光电装置的材料、系统和方法 |
| DE102008039337A1 (de) | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Besprühen, Verfahren dazu sowie organisches elektronisches Bauelement |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1643702A (zh) * | 2002-03-19 | 2005-07-20 | 加利福尼亚大学董事会 | 半导体－纳米晶体/共轭聚合物薄膜 |
| WO2008054845A3 (en) * | 2006-03-23 | 2008-07-24 | Solexant Corp | Photovoltaic device containing nanoparticle sensitized carbon nanotubes |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Difei Qi.Efficient polymer-nanocrystal quantum-dot photodetectors.《APPLIED PHYSICS LETTERS》.2005, |
| Efficient polymer-nanocrystal quantum-dot photodetectors;Difei Qi;《APPLIED PHYSICS LETTERS》;20050223 * |
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