CN103390630B - 基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器,所述基于有机p-n结的红外探测器件(40)包括:相对设置的有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)、设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)之间的数个有机p-n结(43)、及设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)的四周边缘区域的封装材料(48),所述数个有机p-n结(43)在所述有源玻璃基板(42)上呈矩阵式分布。本发明基于有机p-n结,制作工艺简单,原料低毒、便宜、种类多且来源广泛,并且该红外图像探测器件可制备在柔性衬底上,可以增大拍摄广角。
Description
技术领域
本发明涉及红外探测技术领域,尤其涉及一种基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器。
背景技术
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。红外线在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途,例如光纤通信的850、1330、1550nm窗口波长都位于红外波段内。另外,红外波段还涉及到数据处理、储存、安全标记、红外探测以及红外制导等方面的应用。
红外探测器(InfraredDetector)是将入射的红外线信号转变成电信号输出的器件。红外线是波长介于可见光与微波之间的电磁波,人眼察觉不到,故要察觉红外线的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来,红外线照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外线的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应,这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。将不可见的红外线探测出并将其转换为可测量的信号的技术称为红外探测技术。
红外探测技术具有如下几个优点:
1、环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天气下的工作能力;
2、隐蔽性好,一般都是被动接收目标的信号,比雷达和激光探测安全且保密性强,不易被干扰;
3、由于是对目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;
4、与雷达系统相比,红外系统具有体积小,重量轻,功耗低等特点;
5、探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面,进而发展了种类繁多的探测器和系统,从单波段探测向多波段探测发展,从制冷型探测器发展到室温探测器,光谱响应从短波扩展到长波;
6、由于红外探测技术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用,尤其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下,作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛,地位更加重要。
现有的红外探测器分为红外热探测器与红外光电探测器。
红外光电探测器吸收光子后,本身发生电子状态的改变,从而引起内光电效应和外光电效应等光子效应,从光子效应的大小可以测定被吸收的光子数。具体分为光电导探测器、光伏探测器、光发射-Schottky势垒探测器、量子阱探测器(QWIP)。现有红外光电探测器制备所需的原料价格较为昂贵,生产成本高。
红外热探测器吸收红外线后,温度升高,可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化,自发极化强度变化,或者气体体积与压强变化等,通过测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。通过分别利用上述不同性能可以制成多种热探测器。
随着红外焦平面阵列技术的迅速发展,美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄像仪,其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位,其焦平面阵列规模已大达2048×2048元,已接近于可见光硅。
在电荷耦合元件(Charge-coupledDevice,CCD)摄像阵列方面,日本是世界上最先实现了100万像元集成度的单片式红外焦平面阵列。在品种方面,从HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi到非致冷红外焦平面阵列等种类产品推向市场,抢占商机。近几年来,中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展,与西方国家的技术水平差距正在逐步缩小,有些设备的先进性也可同西方国家的技术水平同步。如目前己能生产面积小于30μm2的1000×1000像素的探测器阵列,由于采用了基于锑化铟的新器件,目前己达到了分辨率小于0.01℃的温差,使对目标的识别达到更高的水平。
但,红外热成像技术存在如下缺点:
①图像对比度低,分辨细节能力较差
由于红外热成像仪靠温差成像,而一般目标温差都不大,因此红外热图像对比度低,使分辨细节能力变差。
②不能透过透明的障碍物看清目标,如窗户玻璃
由于红外热成像仪靠温差成像,而像窗户玻璃这种透明的障碍物,使红外热成像仪探测不到其后物体的温差,因而不能透过透明的障碍物看清目标。
③成本高、价格贵
目前红外热成像仪的成本仍是限制它广泛使用的最大因素。
④基于HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi无机半导体红外探测器件,存在工艺复杂,材料昂贵且有毒,不能在多晶、非晶以及柔性塑料衬底上制备薄膜等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于有机p-n结的红外探测器件,采用有机材料制作而成,原料低毒、便宜、种类多且来源广泛,并且该红外探测器件可制备在柔性衬底上,可以增大拍摄广角。
本发明的另一目的在于提供一种基于有机p-n结的红外探测器件的制作方法,制作工艺简单,生产成本低,该方法可在柔性衬底上制备红外探测器件,可以增大拍摄广角。
本发明的又一目的在于提供一种红外图像探测器,其采用基于有机p-n结的红外探测器件,制作工艺简单,生产成本低,且采用的原料低毒、便宜、种类多且来源广泛,该红外图像探测器拍摄广角大。
为实现上述目的,本发明提供一种基于有机p-n结的红外探测器件,包括:相对平行设置的有源玻璃基板与封装玻璃基板、设于所述有源玻璃基板与封装玻璃基板之间的数个有机p-n结、及设于所述有源玻璃基板与封装玻璃基板的四周边缘区域的封装材料,所述数个有机p-n结在所述有源玻璃基板上呈矩阵式分布。
每一所述有机p-n结包括:设于有源玻璃基板上的阳极、设于所述阳极上的有机材料层、及设于有机材料层上的阴极,所述阴极与所述封装玻璃基板相抵靠。
所述有机材料层包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物。
本发明还提供一种有机p-n结器件制作方法,包括以下步骤:
步骤1、提供一玻璃基板,在所述玻璃基板上沉积形成一氧化铟锡层(ITO);
步骤2、采用光刻技术图像化所述氧化铟锡层,形成数个呈矩阵式分布的阳极;
步骤3、在每一阳极上分别形成有机材料层;
步骤4、在每一有机材料层上分别形成阴极;
步骤5、提供封装玻璃基板,并利用封装材料将所述封装玻璃基板与上述形成有氧化铟锡层的玻璃基板贴合在一起,形成基于有机p-n结的红外探测器件。
所述步骤3中通过真空蒸镀技术中的共蒸法将有机p型材料与有机n型材料同时蒸镀到每一阳极上来形成有机材料层,或者,所述步骤3中通过真空蒸镀技术在每一阳极先蒸镀有机p型材料,再在所述有机p型材料上蒸镀一层有机n型材料来形成有机材料层,其中,所述有机p型材料与有机n型材料的比例5-7:3-5,蒸镀后,所述有机p型材料的厚度为30纳米-150纳米,所述有机n型材料的厚度为20纳米-50纳米。
所述步骤3中将有机p型材料与有机n型材料同时溶解于有机溶剂中,然后将掩膜版与氧化铟锡层贴在一起,将溶解有有机p型材料与有机n型材料的有机溶剂涂覆于掩膜版上,待该有机溶剂干燥后,移除掩膜版,形成有机材料层,其中,有机p型材料与有机n型材料的比例为5-7:3-5。
所述步骤5中采用在封装玻璃基板的四周边缘涂上框胶,并将涂有框胶的封装玻璃基板与形成有氧化铟锡层的玻璃基板压合在一起,并采用紫外线照射,固化框胶,将封装玻璃基板与形成有氧化铟锡层的玻璃基板密封封装在一起,或,在封装玻璃基板四周边缘涂上熔块胶或金属胶,并将胶烤干,将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板对组贴合,用激光波长为800-1200纳米的二氧化碳(CO2)激光器或红外激光器将上述烤干的胶溶解,进而将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板密封焊接在一起。
所述有机材料层包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物。
本发明还提供一种红外图像探测器包括:壳体、安装于所述壳体上的红外透过滤光片、安装于所述壳体内并相对所述红外透过滤光片设置的基于有机p-n结的红外探测器件、安装于所述壳体内并与所述基于有机p-n结的红外探测器件电性连接的电路结构、及安装于所述壳体上并与所述电路结构电性连接的显示器件,所述基于有机p-n结的红外探测器件包括:相对平行设置的有源玻璃基板与封装玻璃基板、设于所述有源玻璃基板与封装玻璃基板之间的数个有机p-n结、及设于所述有源玻璃基板与封装玻璃基板的四周边缘区域的封装材料,所述数个有机p-n结在所述有源玻璃基板上呈矩阵式分布,所述电路结构包括:与所述基于有机p-n结的红外探测器件电性连接的光电流收集并放大模块、及与光电流收集并放大模块电性连接的显示驱动模块,所述显示驱动模块还与所述显示器件电性连接。
所述基于有机p-n结的红外探测器件的有源玻璃基板朝向红外透过滤光片设置,所述壳体设有第一开口及第二开口,所述红外透过滤光片安装与所述第一开口上,所述显示器件安装于所述第二开口上;每一所述有机p-n结包括:设于有源玻璃基板上的阳极、设于所述阳极上的有机材料层、及设于有机材料层上的阴极,所述阴极与所述封装玻璃基板相抵靠;所述有机材料层包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物。
本发明的有益效果:本发明的基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器,通过有机p-n结吸收红外线的辐射光子,形成激子(电子-空穴对),在有机p材料与有机n材料的界面处激子分离,电子流向阴极,空穴流向阳极,电路结构收集该光电流,并经过放大后,最终在显示器件上呈现出单色的人眼可见的图像,该图像对比度高,分辨细节能力强,该红外探测器件制作工艺简单,生产成本低,所需材料低毒、便宜、种类多且来源广泛,并且该红外探测器件可制备在多晶、非晶以及柔性衬底上,可以增大拍摄广角。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中,
图1为本发明基于有机p-n结的红外探测器件的结构示意图;
图2为本发明基于有机p-n结的红外探测器件中的数个有机p-n结设置示意图;
图3为本发明基于有机p-n结的红外探测器件中红外吸光材料一实施例的分子结构式;
图4为图3所示红外吸光材料红外吸收谱峰值示意图;
图5为本发明基于有机p-n结的红外探测器件中红外吸光材料另一实施例的分子结构式;
图6为图5所示红外吸光材料红外吸收谱峰值示意图;
图7本发明基于有机p-n结的红外探测器件中有机n型材料一实施例的分子结构式;
图8为本发明基于有机p-n结的红外探测器件制作方法流程图;
图9为本发明红外图像探测器的立体图;
图10为本发明红外图像探测器中电路结构连接示意图;
图11为本发明红外图像探测器的工作原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1至2,本发明提供一种基于有机p-n结的红外探测器件40,利用新一代太阳能电池技术-有机太阳能电池的技术,制备出具有像素点矩阵的器件结构。其具体包括:相对平行设置的有源玻璃基板42与封装玻璃基板44、设于所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44之间的数个有机p-n结43、及设于所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44的四周边缘区域的封装材料48,所述数个有机p-n结43呈矩阵式分布,有利于提高应用该基于有机p-n结红外探测器件40的红外图像探测器10的灵敏度;利用封装材料48将所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44密封粘接在一起,可以阻止水、氧气侵入该封装后的红外探测器件40的内部,保持红外探测器件40的性能,并且延长使用寿命。
每一所述有机p-n结43包括:设于有源玻璃基板42上的阳极45、设于所述阳极45上的有机材料层46、及设于有机材料层46上的阴极47,所述阴极47与所述封装玻璃基板44相抵靠。所述有机材料层46的厚度为50-200纳米,其包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料与有机n型材料之间形成一界面,该有机材料层46吸收红外线后会形成激子,所述激子在该界面处分离成空穴与电子,电子流向阴极,空穴流向阳极,从而形成光电流。所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料优先选用十六氟铜酞菁(CuPcF16),其分子结构式如图3所示,其形成的固体薄膜红外吸收谱峰值为793nm,如图4所示;所述红外吸光材料还可以选用5,5′-二羧基-1,1′-二磺丁基-3,3,3′,3′-四甲基吲哚三碳菁(DCDSTCY),分子结构式如图5所示,其形成的溶液红外吸收谱峰值为755nm,如图6所示。如图7所示,所述有机n型材料优先选用富勒烯衍生物(PCBM),它具有良好的溶解性,同时具有较好的电子传输能力及较高的电子亲和势,其HOMO(最高已占轨道)能级为6.0eV,LUMO(最低未占轨道)能级为4.2eV,载流子迁移率为10-3cm2/V·s,是优良的太阳能电池电子传输材料。
请结合参阅图1、图2及图8,本发明还提供所述基于有机p-n结的红外探测器件40制作方法,其具体包括以下步骤:
步骤1、提供一玻璃基板,在所述玻璃基板上沉积形成一氧化铟锡层。
采用物理气相沉积工艺(PVD)在所述玻璃基板上镀上一层约150nm厚的氧化铟锡,形成氧化铟锡层。
步骤2、采用光刻技术图像化所述氧化铟锡层,形成数个呈矩阵式分布的阳极45。
步骤3、在每一阳极45上分别形成有机材料层46。
所述有机材料层46的厚度为50-200纳米。在该步骤中可以通过真空蒸镀技术中的共蒸法将有机p型材料与有机n型材料同时蒸镀到每一阳极45上来形成有机材料层46;也可以通过真空蒸镀技术在每一阳极45先蒸镀有机p型材料,再在所述有机p型材料上蒸镀一层有机n型材料来形成有机材料层46,其中,所述有机p型材料与有机n型材料的比例5-7:3-5,蒸镀后,所述有机p型材料的厚度为30-150纳米,所述有机n型材料的厚度为20-50纳米。
在该步骤中还可以将有机p型材料与有机n型材料同时溶解于有机溶剂中,然后将掩膜版与氧化铟锡层贴在一起,将溶解有有机p型材料与有机n型材料的有机溶剂涂覆于掩膜版上,待该有机溶剂干燥后,移除掩膜版,形成有机材料层46,其中,有机p型材料与有机n型材料的比例为5-7:3-5。
所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料优先选用十六氟铜酞菁(CuPcF16),其分子结构式如图3所示,其形成的固体薄膜红外吸收谱峰值为793nm,如图4所示;所述红外吸光材料还可以选用DCDSTCY,其分子结构式如图5所示,其形成的溶液红外吸收谱峰值为755nm,如图6所示。如图7所示,所述有机n型材料优先选用富勒烯衍生物(PCBM),它具有良好的溶解性,同时具有较好的电子传输能力及较高的电子亲和势,其HOMO(最高已占轨道)能级为6.0eV,LUMO(最低未占轨道)能级为4.2eV,载流子迁移率为10-3cm2/V·s,是优良的太阳能电池电子传输材料。
步骤4、在每一有机材料层46上分别形成阴极47。
在本实施例中,选取金属材料铝来形成阴极47。该金属铝采用真空蒸镀技术蒸镀于每一有机材料层46上。
步骤5、提供封装玻璃基板44,并利用封装材料48将所述封装玻璃基板44与上述形成有氧化铟锡层的玻璃基板(即有源玻璃基板42)贴合在一起,形成基于有机p-n结的红外探测器件40。
其中,所述阴极47与封装玻璃基板44相抵靠。
在该步骤中可以采用在封装玻璃基板44的四周边缘涂上框胶,并将涂有框胶的封装玻璃基板44与形成有氧化铟锡层的玻璃基板压合在一起,并采用紫外线照射,固化框胶,将封装玻璃基板44与形成有氧化铟锡层的玻璃基板密封封装在一起,形成基于有机p-n结的红外探测器件40。
在该步骤中还可以在封装玻璃基板44四周边缘涂上熔块胶或金属胶,并将胶烤干,将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板44对组贴合,用激光波长为800-1200nm的二氧化碳或红外激光器将上述烤干的胶溶解,进而将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板44密封焊接在一起,形成基于有机p-n结的红外探测器件40。
请参阅图1至图7、及图9至图10,本发明还提供一种使用基于有机p-n结红外探测器件的红外图像探测器10,其包括:壳体20、安装于所述壳体20上的红外透过滤光片30、安装于所述壳体20内并相对所述红外透过滤光片30设置的基于有机p-n结的红外探测器件40、安装于所述壳体20内并与所述基于有机p-n结红外探测器件40电性连接的电路结构50、及安装于所述壳体20上并与所述电路结构50电性连接的显示器件60,所述基于有机p-n结的红外探测器件40包括:相对设置的有源玻璃基板42与封装玻璃基板44、设于所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44之间的数个有机p-n结43、及设于所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44的四周边缘区域的封装材料48,所述数个有机p-n结43呈矩阵式分布,有利于提高红外图像探测器10性能;利用封装材料48将所述有源玻璃基板42与封装玻璃基板44密封粘接在一起,可以阻止水、氧气侵入该封装后的红外探测器件40内部,保持红外探测器件40性能,并且延长基于有机p-n结的红外探测器件40的寿命。
所述基于有机p-n结的红外探测器件40的有源玻璃基板42朝向红外透过滤光片30设置,外界的红外线70经过该红外透过滤光片30过滤后,从有源玻璃基板42侧入射到基于有机p-n结的红外探测器件40内。所述壳体20对应设有第一开口22及第二开口24,所述红外透过滤光片30安装于所述第一开口22上,可以使得外界的红外线70可以直接照射至红外透过滤光片30的表面;所述显示器件60可以选择安装于所述第二开口24上,用于显示该红外图像探测器10探测到的红外线70的强度,即显示单色的人眼可见的图像。另外,该显示器件60也可以与壳体20分离,另外单独分布,进而可以安装在方便用户观察到的地方,提高可操作性。
所述电路结构50包括:与所述基于有机p-n结的红外探测器件40电性连接的光电流收集并放大模块52、及与光电流收集并放大模块52电性连接的显示驱动模块54,所述基于有机p-n结的红外探测器件40在红外线70照射下会产生激子(电子-空穴对),该些激子最后分离形成光电流,所述光电流收集并放大模块52收集该光电流的大小,即采集照射至基于有机p-n结的红外探测器件40上的红外线70强弱,并对该光电流进行放大,传输给显示驱动模块54。所述显示驱动模块54还与所述显示器件60电性连接,进而根据光电流信号驱动显示器件60显示单色图像,显示照射至基于有机p-n结的红外探测器件40上的红外线70的强弱。
每一所述有机p-n结43包括:设于有源玻璃基板42上的阳极45、设于所述阳极45上的有机材料层46、及设于有机材料层46上的阴极47,所述阴极47与所述封装玻璃基板44相抵靠。所述有机材料层46包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料与有机n型材料之间形成一界面,所述激子在该界面处分离成空穴与电子,电子流向阴极,空穴流向阳极,从而形成光电流。所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料优选选用十六氟铜酞菁(CuPcF16),其分子结构式如图3所示,其形成的固体薄膜红外吸收谱峰值为793nm,如图4所示;所述红外吸光材料还可以选用DCDSTCY,分子结构式如图5所示,其形成的溶液红外吸收谱峰值为755nm,如图6所示。如图7所示,所述有机n型材料优选选用富勒烯衍生物(PCBM),它具有良好的溶解性,同时具有较好的电子传输能力及较高的电子亲和势,其HOMO(最高已占轨道)能级为6.0eV,LUMO(最低未占轨道)能级为4.2eV,载流子迁移率为10-3cm2/V·s,是优良的太阳能电池电子传输材料。
请参阅图11,本发明具体的实现过程如下:利用红外透过滤光片30将可见光(波长范围390nm-760nm)及更短波长的电磁波过滤掉,通过有机p-n结43吸收红外线70的辐射光子,形成激子(电子-空穴对),在有机p材料与有机n材料的界面处激子分离,电子流向阴极,空穴流向阳极,电路结构50收集该光电流,并经过放大后,最终在显示器件60上呈现出单色的人眼可见的图像。该图像对比度高,分辨细节能力强;该红外探测器件40制作工艺简单,生产成本低,所需材料低毒、便宜、种类多且来源广泛,并且该红外探测器件40可制备在多晶、非晶以及柔性衬底上,可以增大拍摄广角。
本发明红外图像探测器10使用基于有机p-n结的红外探测器件40,可以使用在黑夜或浓厚幕云雾中探测目标,进一步可以用来探测伪装的目标和高速运动的目标;除了应用在军事应用外,还可广泛应用于工业、农业、医疗、消防、考古、交通、地质、公安侦察等民用领域。如下面几方面所示:
(1)可以用于电力系统、航空航天系统等的检修。
(2)可以用于石化、钢铁、电子等行业的质量控制。
(3)可以用于家庭电线、建筑物漏水等的监控。
(4)可以用于战场环境。夜间士兵间可以互相传递、接受红外信号,并且不被敌人发现,并具有透过雾、雨等进行观察的能力,也可以用来探测敌对方的飞机、军舰、坦克等。
综上所述,本发明的基于有机p-n结的红外探测器件及其制作方法与使用该器件的红外图像探测器,通过有机p-n结吸收红外线的辐射光子,形成激子(电子-空穴对),在有机p材料与有机n材料的界面处激子分离,电子流向阴极,空穴流向阳极,从而形成光电流,电路结构收集该光电流,并经过放大后,最终在显示器件上呈现出单色的人眼可见的图像,该图像对比度高,分辨细节能力强,该红外探测器件制作工艺简单,生产成本低,所需材料低毒、便宜、种类多且来源广泛,并且该红外探测器件可制备在多晶、非晶以及柔性衬底上,可以增大拍摄广角。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于有机p-n结的红外探测器件,其特征在于,包括:相对平行设置的有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)、设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)之间的数个有机p-n结(43)、及设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)的四周边缘区域的封装材料(48),所述数个有机p-n结(43)在所述有源玻璃基板(42)上呈矩阵式分布;
每一所述有机p-n结(43)包括:设于有源玻璃基板(42)上的阳极(45)、设于所述阳极(45)上的有机材料层(46)、及设于有机材料层(46)上的阴极(47),所述阴极(47)与所述封装玻璃基板(44)相抵靠;
所述有机材料层(46)包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物。
2.一种基于有机p-n结的红外探测器件的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、提供一玻璃基板,在所述玻璃基板上沉积形成一氧化铟锡层;
步骤2、采用光刻技术图像化所述氧化铟锡层,形成数个呈矩阵式分布的阳极(45);
步骤3、在每一阳极(45)上分别形成有机材料层(46);
所述步骤3制得的有机材料层(46)包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物;
步骤4、在每一有机材料层(46)上分别形成阴极(47);
步骤5、提供封装玻璃基板(44),并利用封装材料(48)将所述封装玻璃基板(44)与上述形成有氧化铟锡层的玻璃基板贴合在一起,形成基于有机p-n结的红外探测器件(40)。
3.如权利要求2所述的基于有机p-n结的红外探测器件的制作方法,其特征在于,所述步骤3中通过真空蒸镀技术中的共蒸法将有机p型材料与有机n型材料同时蒸镀到每一阳极(45)上来形成有机材料层(46),或者,所述步骤3中通过真空蒸镀技术在每一阳极(45)先蒸镀有机p型材料,再在所述有机p型材料上蒸镀一层有机n型材料来形成有机材料层(46),其中,所述有机p型材料与有机n型材料的比例5-7:3-5,蒸镀后,所述有机p型材料的厚度为30-150纳米,所述有机n型材料的厚度为20-50纳米。
4.如权利要求2所述的基于有机p-n结的红外探测器件的制作方法,其特征在于,所述步骤3中将有机p型材料与有机n型材料同时溶解于有机溶剂中,然后将掩膜版与氧化铟锡层贴在一起,将溶解有有机p型材料与有机n型材料的有机溶剂涂覆于掩膜版上,待该有机溶剂干燥后,移除掩膜版,形成有机材料层(46),其中,有机p型材料与有机n型材料的比例为5-7:3-5。
5.如权利要求2所述的基于有机p-n结的红外探测器件的制作方法,其特征在于,所述步骤5中采用在封装玻璃基板(44)的四周边缘涂上框胶,并将涂有框胶的封装玻璃基板(44)与形成有氧化铟锡层的玻璃基板压合在一起,并采用紫外线照射,固化框胶,将封装玻璃基板(44)与形成有氧化铟锡层的玻璃基板密封封装在一起,或,在封装玻璃基板(44)四周边缘涂上熔块胶或金属胶,并将胶烤干,将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板(44)对组贴合,用激光波长为800-1200纳米的二氧化碳激光器或红外激光器将上述烤干的胶溶解,进而将形成有氧化铟锡层的玻璃基板与封装玻璃基板(44)密封焊接在一起。
6.一种使用基于有机p-n结红外探测器件的红外图像探测器,其特征在于,包括:壳体(20)、安装于所述壳体(20)上的红外透过滤光片(30)、安装于所述壳体(20)内并相对所述红外透过滤光片(30)设置的基于有机p-n结的红外探测器件(40)、安装于所述壳体(20)内并与所述基于有机p-n结的红外探测器件(40)电性连接的电路结构(50)、及安装于所述壳体(20)上并与所述电路结构(50)电性连接的显示器件(60),所述基于有机p-n结的红外探测器件(40)包括:相对平行设置的有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)、设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)之间的数个有机p-n结(43)、及设于所述有源玻璃基板(42)与封装玻璃基板(44)的四周边缘区域的封装材料(48),所述数个有机p-n结(43)在所述有源玻璃基板(42)上呈矩阵式分布,所述电路结构(50)包括:与所述基于有机p-n结的红外探测器件(40)电性连接的光电流收集并放大模块(52)、及与光电流收集并放大模块(52)电性连接的显示驱动模块(54),所述显示驱动模块(54)还与所述显示器件(60)电性连接;
每一所述有机p-n结(43)包括:设于有源玻璃基板(42)上的阳极(45)、设于所述阳极(45)上的有机材料层(46)、及设于有机材料层(46)上的阴极(47),所述阴极(47)与所述封装玻璃基板(44)相抵靠;所述有机材料层(46)包括有机p型材料和有机n型材料,所述有机p型材料为红外吸光材料,所述红外吸光材料为十六氟铜酞菁或DCDSTCY;所述有机n型材料为富勒烯衍生物。
7.如权利要求6所述的使用基于有机p-n结红外探测器件的红外图像探测器,其特征在于,所述基于有机p-n结的红外探测器件(40)的有源玻璃基板(42)朝向红外透过滤光片(30)设置,所述壳体(20)设有第一开口(22)及第二开口(24),所述红外透过滤光片(30)安装于所述第一开口(22)上,所述显示器件(60)安装于所述第二开口(24)上。
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