CN104183664A - 光检测器及其操作方法 - Google Patents

光检测器及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104183664A
CN104183664A CN201410445197.XA CN201410445197A CN104183664A CN 104183664 A CN104183664 A CN 104183664A CN 201410445197 A CN201410445197 A CN 201410445197A CN 104183664 A CN104183664 A CN 104183664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photodetector
electrode
active layer
gate electrode
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410445197.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104183664B (zh
Inventor
张鼎张
陈华茂
涂峻豪
郑君丞
刘竹育
江明峯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AU Optronics Corp
Original Assignee
AU Optronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AU Optronics Corp filed Critical AU Optronics Corp
Publication of CN104183664A publication Critical patent/CN104183664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104183664B publication Critical patent/CN104183664B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

光检测器及其操作方法，该光检测器包含基板、底栅极电极、第一绝缘层、有源层、电极层、第二绝缘层以及顶栅极电极。底栅极电极设置于基板上。第一绝缘层设置于基板以及底栅极电极上。有源层设置于第一绝缘层上，且有源层具有一能隙。电极层设置于有源层上。电极层包含源极电极、漏极电极以及开口。第二绝缘层设置于该电极层上。顶栅极电极设置于第二绝缘层上。本发明通过有源层的材料能隙定义预定检测范围的波长，使得范围外的波长光线不会成为噪声而使检测失真。通过不同的顶栅极电极以及底栅极电极的偏压组合，以定义出所需要的光灵敏度。还可以通过设定漏极电极的偏压，以调整漏极电极的初始电流，以进行更深入的光灵敏度调控。

Description

光检测器及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种光检测器，特别涉及一种可调式光检测器。
背景技术
自动化已经成为目前科技发展的主流趋势，为了提供系统更佳的环境辨识，各种的检测器已陆续被开发出来。其中，可以检测环境亮暗的光检测器有相当广泛的应用，例如作为自动灯具的开关、手机的亮度检测、闪光灯的判断。
然而，不同来源的光线所具有的强度皆不同，对于不同强度的光线，公知光检测器难以用单一灵敏度满足不同状况。除此之外，由于光线为一种具有多种波长叠加的电磁波，当需要特别检测某区间的光线时，公知光检测器也需要面对不同波长的噪声问题。因此，如何解决上述问题，已成了相关领域急欲解决的课题。
发明内容
本发明实施例提出一种光检测器，可对应不同环境需求而改变灵敏度，达到可调式的效果。除此之外，使用不同有源层材料更可满足针对单一波段光线作检测，使得光检测器有更精准的效果。
本发明实施例提供一种光检测器，包含基板、底栅极电极、第一绝缘层、有源层、电极层、第二绝缘层以及顶栅极电极。底栅极电极设置于基板上。第一绝缘层设置于基板以及底栅极电极上。有源层设置于第一绝缘层上，且位于底栅极电极上。有源层具有一能隙。电极层设置于有源层上。电极层包含源极电极、漏极电极以及开口。源极电极与有源层的一侧连接。漏极电极与该有源层的另一侧连接。开口位于源极电极与漏极电极之间，其中有源层暴露于开口处为光接收区。第二绝缘层设置于该电极层上。顶栅极电极设置于第二绝缘层上，且位于光接收区上。
根据本发明一或多个实施例，光检测器还包括阻隔层，设置于有源层与电极层之间。阻隔层包含穿孔，其中穿孔分别位于有源层的相对两侧，使得源极电极以及漏极电极通过穿孔与有源层连接。
根据本发明一或多个实施例，第二绝缘层、阻隔层以及顶栅极电极具有透光性。
根据本发明一或多个实施例，有源层为金属氧化物层。
根据本发明一或多个实施例，金属氧化物层材料为铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锌氧化物(IZO)、镓氧化物(IGO)、镓锌氧化物(GZO)、锌氧化物(ZnO)、铟氧化物(InO)、氧化铝锌(AZO)或其组合。
根据本发明一或多个实施例，顶栅极电极的宽度分别小于光接收区与开口的宽度。
本发明提出一种光检测器的操作方法，包含施加第一偏压于栅极电极，用以产生电位势垒，电位势垒作为限制载子通过。利用预定波段的光线激发有源层后，降低电位势垒，并产生载子沟道。施加第二偏压于另一栅极电极，用以产生放大电流。
根据本发明一或多个实施例，预定波段由有源层材料决定。
根据本发明一或多个实施例，预定波段为紫外光波段，有源层的材料为铟镓锌氧化物(IGZO)、铟氧化物(InO3)、锡氧化物(SnO2)、锌氧化物(ZnO)或其组合。
根据本发明一或多个实施例，光检测器的操作方法还包括调整第二偏压，用以控制放大电流，以及施加起始电压于漏极电极上，用以控制起始电流。
本发明实施例所提供的光检测器为一种可调式光检测器，使用时，将偏压输入至顶栅极电极以及底栅极电极，并通过偏压大小控制灵敏度。并且，对于所需要检测的预定波段的光线，配合使用不同的有源层材料，光检测器将可实现针对单一波段作检测，以达到不失真效果。
附图说明
图1A为依照本发明的光检测器第一实施例的正面示意图。
图1B为图1A的光检测器的俯视示意图
图2A为依照本发明的光检测器第二实施例的正面示意图。
图2B为图2A的光检测器的俯视示意图。
图3为本发明的光检测器操作方法一实施例的流程图。
图4为本发明的光检测器操作方法另一实施例的流程图。
图5为本发明的光检测器不同操作模式下的电流电压曲线图。
图6为本发明的光检测器操作模式一实施例的电流电压曲线图。
图7为本发明的光检测器一实施例应用结果的操作示意图。
图8A为本发明光检测器的漏极电极偏压为10伏特的操作示意图。
图8B为本发明光检测器的漏极电极偏压为5伏特的操作示意图。
图8C为本发明光检测器的漏极电极偏压为1伏特的操作示意图。
图8D为本发明光检测器的漏极电极偏压为0.1伏特的操作示意图。
图9为依照本发明的光检测器第三实施例的正面示意图。
上述附图中的附图标记说明如下：
100  光检测器
102  基板
104  底栅极电极
106  第一绝缘层
110  有源层
112  电极层
113  源极电极
114  漏极电极
116  开口
118  光接收区
119  第二绝缘层
120  顶栅极电极
122  阻隔层
124  穿孔
126  导引层
128  导柱
130  光线
140、142、144、146  曲线
S10～S50  步骤
A、A’、B、B’、C、C’  数据点
D  放大比
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何本领域普通技术人员在了解本发明的优选实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
有鉴于公知光检测器只具有固定一种光灵敏度，而由于实际光强度不为单一强度，由于无法调整光灵敏度，将使检测结果失真。另外，当需要特别针对某一波段的光线作检测时，其他波段的光线所带来的噪声也会使检测结果失真。
因此，本发明所提供的光检测器通过控制不同的顶栅极电极以及底栅极电极偏压组合调整光灵敏度。并且，通过不同的有源层材料，对特定单一波段光线作检测，以达到更精准检测的效果。
请参照图1A，图1A为依照本发明的光检测器第一实施例的正面示意图。光检测器100包含基板102、底栅极电极104、第一绝缘层106、有源层110、电极层112、第二绝缘层119以及顶栅极电极120。
底栅极电极104设置于基板102上。第一绝缘层106设置于基板102以及底栅极电极104上。其中基板102上的底栅极电极104被第一绝缘层106所包覆。
有源层110设置于第一绝缘层106上，且位于底栅极电极104上。其中，有源层110除了位于底栅极电极104上方外，有源层110与底栅极电极104于基板102上的投影面积有部份重叠。
有源层110的材料特性为具有一能隙，也即有源层110在吸收光能后，将产生激子(exciton)，并在适当条件下分离成为电子空穴对(hole-electron)。因此，有源层110材料在选择上，优选为半导体材料。
例如，有源层110可为一金属氧化物层，其材料为铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锌氧化物(IZO)、镓氧化物(IGO)、镓锌氧化物(GZO)、锌氧化物(ZnO)、铟氧化物(InO)、氧化铝锌(AZO)或其组合。
或是，有源层110可为一有机半导体层，其材料包括但不限制为有机染料电解液、有机高分子材料、有机小分子材料或是常见于有机光伏的施体/受体材料。
电极层112设置于有源层110上。电极层112包含源极电极113、漏极电极114以及开口116。源极电极113与有源层110的一侧连接，而漏极电极114与有源层110的另一侧连接。开口116位于源极电极113与漏极电极114之间，使得源极电极113与漏极电极114为通过有源层110连接。
其中，底栅极电极104、源极电极113以及漏极电极114材料包含但不限定为钛(Ti)、铝(Al)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铟锡氧化物(ITO)或其组合。
第二绝缘层119设置于电极层112上，而顶栅极电极120设置于第二绝缘层119上，其中第二绝缘层119以及顶栅极电极120具有透光性。第二绝缘层119位于电极层112以及顶栅极电极120之间，并提供电性隔离电极层112以及顶栅极电极120的效果。
其中，第一绝缘层106以及第二绝缘层119材料包含但不限定于二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、有机树脂类或其组合的绝缘体材料。
具体而言，源极电极113、漏极电极114与有源层110电性耦接，且至少部份源极电极113、漏极电极114可位于有源层110的上方。第二绝缘层119以及顶栅极电极120位于有源层110上方。且由于第二绝缘层119以及顶栅极电极120具有透光性，使得源极电极113与漏极电极114间的开口116所暴露的有源层110区域成为一光接收区118。
除此之外，顶栅极电极120位于光接收区118的上方。请见图1B，图1B为图1A的光检测器的俯视示意图。开口116位于源极电极113与漏极电极114间，且有源层110暴露于开口116处为光接收区118(本图中的阴影部分)。
光接收区118的面积、底栅极电极(本图未示出)投影至光接收区118的面积以及顶栅极电极120投影至光接收区118的面积会至少部份重叠。其中，顶栅极电极120的宽度可以分别等于或小于光接收区118与开口116的宽度。
请同时参照图2A以及图2B。图2A为依照本发明的光检测器第二实施例的正面示意图。图2B为图2A的光检测器的俯视示意图。光检测器100包含基板102、底栅极电极104、第一绝缘层106、有源层110、阻隔层122、电极层112、第二绝缘层119以及顶栅极电极120。电极层112包含源极电极113以及漏极电极114。
本实施例与第一实施例相异在于，本实施例设置一阻隔层122于有源层110与电极层112之间。阻隔层122的用途为一蚀刻终止层。当光检测器100在制作时，需要通过蚀刻工艺以定义源极电极113与漏极电极114形状，而作为蚀刻终止层的阻隔层122将保护有源层110不在蚀刻工艺中受到损害。阻隔层122材料为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、有机树脂类或其组合的绝缘体材料。
阻隔层122包含穿孔124，其中穿孔124分别位于有源层110的相对两侧，使得源极电极113以及漏极电极114通过穿孔124与有源层110连接。
另外，源极电极113与漏极电极114间仍具有开口116，以定义其所暴露的有源层110区域为光接收区118，如图2B中的阴影区域。
参照图3。图3为本发明的光检测器操作方法一实施例的流程图。步骤S10为施加第一偏压于栅极电极，用以产生电位势垒，电位势垒作为限制载子通过。步骤S20为利用预定波段的光线激发有源层后，降低电位势垒，并产生载子沟道。步骤S30为施加第二偏压于另一栅极电极，用以产生放大电流。
请再回到图2A，本发明的光检测器100具有顶栅极电极120以及底栅极电极104，其工作机制可通过施加偏压于顶栅极电极120以及底栅极电极104控制。例如，于顶栅极电极120施加偏压，以定义光检测器100的开关状态。即当顶栅极电极120被施加偏压时，有源层110所提供的载子沟道为关闭使得载子无法通过。此状态为相对于步骤S10。
此处所指的“关闭”为载子沟道受到一定程度的限制，致使源极电极113与漏极电极114间仅有微弱的电流，而非表示毫无电流。而当载子沟道不受此限制时，电流相对放大数倍，以此差异定义“关闭”，合先叙明。
接着，在光检测器100被定义为关闭下，当光线130入射于光接收区118时，有源层110受到光线130激发产生电子空穴对，而使得源极电极113与漏极电极114间有电流流过(远大于无光照时的电流)。此状态为相对于步骤S20。
而于上述情况下，施加另外一偏压于底栅极电极104，即可加大源极电极113与漏极电极114间的电流。此状态为相对于步骤S30。
请同时参照图2A以及图4，图4为本发明的光检测器操作方法另一实施例的流程图。步骤S10为施加第一偏压于栅极电极，用以产生电位势垒，电位势垒作为限制载子通过。步骤S20为利用预定波段的光线激发有源层后，降低电位势垒，并产生载子沟道。步骤S30为施加第二偏压于另一栅极电极，用以产生放大电流。步骤S40为调整第二偏压，用以控制放大电流。步骤S50为施加起始电压于漏极电极上，用以控制起始电流。
无论光检测器100有无受光照，通过调整底栅极电极104的偏压大小，即可调整源极电极113与漏极电极114间的电流大小。而另外，除了调整底栅极电极104的偏压大小，于漏极电极114上施加一偏压，则可调整光检测器100于无光照时的起始电流。
综合前述，初步来说，本发明的光检测器100能对光线的有无作为运行的依据，以下将以光检测器100第二实施例配合实际操作的电流电压图对各步骤作更进一步的说明。其中，由于光检测器100的预定检测波段由有源层110材料决定，下列实际操作所预定检测波段以紫外光波段(即以300nm至450nm波长的光为主)为例。因此，相对应的有源层110材料可以包含或者是为铟镓锌氧化物(IGZO)、铟氧化物(InO3)、锡氧化物(SnO2)、锌氧化物(ZnO)或其组合。采用铟镓锌氧化物(IGZO)、铟氧化物(InO3)、锡氧化物(SnO2)、锌氧化物(ZnO)或其组合作为有源层，可以提高感测器的S/N比。
然而，应了解到，以上所举的预定检测波段仅为例示，而非用以限制本发明，本发明本领域普通技术人员，可依实际需要，弹性选择有源层110的材料，以拟定光检测器100的预定检测波段。
请同时参照图2A以及图5。图5为本发明的光检测器不同操作模式下的电流电压曲线图。本图中，纵轴为漏极电极114电流大小，横轴为不同的底栅极电极104电压大小。其中，曲线140为对应光检测器100的顶栅极电极120无施加偏压(0伏特)。曲线142为对应光检测器100的顶栅极电极120被施加-20伏特的偏压。曲线144为对应光检测器100的顶栅极电极120被施加-40伏特的偏压。除此之外，曲线140、142、144皆为无光线入射于光检测器100的情况。
于无光照下，当施加偏压于顶栅极电极120时，光检测器100可被定义为关闭状态。此时，调整底栅极电极104的电压大小，可驱动以及控制源极电极113与漏极电极114间的电流大小。然而，不同的顶栅极电极120电压，有不同效果。
例如，当顶栅极电极120无施加偏压，于底栅极电极104施加大致为0伏特以上的电压，即可驱动，如曲线140。而当顶栅极电极120施加-20伏特的偏压，则底栅极电极104则需施加大致为10伏特以上的电压，才可驱动，如曲线142。而对于顶栅极电极120施加-40伏特的偏压，即使底栅极电极104施加20伏特的电压，仍无法驱动，如曲线144。
也就是说，本发明本领域普通技术人员，可依实际需要，分别弹性选择顶栅极电极120以及底栅极电极104的偏压大小，以定义光检测器100的开关状态。
请参照图6。图6为本发明的光检测器操作模式一实施例的电流电压曲线图。纵轴为漏极电极电流大小，横轴为不同的底栅极电极电压大小。本实施例中，光检测器的顶栅极电极被施加-40伏特的偏压。曲线144为对应光线无入射光检测器，曲线146为对应光线有入射光检测器。
以底栅极电极施加偏压5伏特为例，曲线146的漏极电极电流明显大于曲线144的漏极电极电流。本发明的光检测器以漏极电极电流的变化程度作为检测有无光照的依据。
根据本发明一实施例，当顶栅极电极为-40伏特且底栅极电极为0伏特左右时，以数据点A以及数据点A’为例，无光照的数据点A以及有光照的数据点A’，其漏极电极电流相差大于103倍。于此偏压设定下，无光照时载子沟道为关闭(off)状态，有光照时载子沟道为打开(on)状态，致使电流产生显著的放大效果。因此，本发明的光检测器根据载子沟道开关状态(on/off)作为光照依据。
当增加底栅极电极至10伏特左右时，以数据点B以及数据点B’为例，无光照的数据点B以及有光照的数据点B’，其漏极电极电流相差大于106倍。由于底栅极电极偏压增加，载子沟道传输效果受到提升，致使电流有更加显著的放大效果。同样地，本发明的光检测器能根据载子沟道开关状态(on/off)作为有无光照依据。
或是，当增加底栅极电极至20伏特左右时，以数据点C以及数据点C’为例，无光照的数据点C以及有光照的数据点C’，其漏极电极电流相差大于107倍。因此，当持续增加底栅极电极，本发明的光检测器同样能根据载子沟道开关状态(on/off)作为有无光照依据。
综合上述结果，本发明通过施加不同的底栅极电极偏压，使得漏极电极电流放大倍率不同，并以此定义光检测器作为开关状态的光灵敏度。更具体地来说，只要调整底栅极电极偏压，就能得到不同的电流放大效果，因此，本发明的光检测器具有可调式的光灵敏度。
此效果可应用于，当至环境光偏弱环境时，增加底栅极电极偏压，则输出较大的电流，以利于检测。反之，当至环境光偏强环境时，降低底栅极电极偏压，则就输出较小的电流，以防止载子沟道不预期的被开启。
然而，应了解到，以上所举的顶栅极电极以及底栅极电极的偏压组合仅为例示，而非用以限制本发明，本发明本领域普通技术人员，可依实际需要，弹性选择顶栅极电极以及底栅极电极的偏压组合，以定义光检测器的光灵敏度。
参照图7，图7为本发明的光检测器一实施例应用结果的操作示意图。本图中，纵轴为漏极电极电流，而横轴为时间秒数。本实施例中，顶栅极电极与底栅极电极偏压分别为-40伏特与20伏特。除此之外，本实施例中于漏极电极施加10伏特偏压，且以50秒为周期作光源的开关切换。
当无光照时，由于载子沟道关闭(off)，漏极电极电流大约介于10-15安培与10-13安培间，而当有光照时，载子沟道开启(on)，漏极电极电流大约为10-6安培左右。因此，两者的放大比D至少为106倍。除此之外，由于载子沟道的开关状态(on/off)切换快速，电流变化自无光(有光)转为有光(无光)的时距短暂。通过上述优点，本发明的光检测器可达到即时检测且可辨识度高的功效。
另外，除了调整底栅极电极偏压以调整光灵敏度外，本发明的光检测器还可以通过不同的漏极电极偏压调整漏极电极的起始电流。
以顶栅极电极与底栅极电极偏压皆为-15伏特为例，以下将配合图8A至图8D说明。图8A为本发明光检测器的漏极电极偏压为10伏特的操作示意图。图8B为本发明光检测器的漏极电极偏压为5伏特的操作示意图。图8C为本发明光检测器的漏极电极偏压为1伏特的操作示意图。图8D为本发明光检测器的漏极电极偏压为0.1伏特的操作示意图。其中标号三角形为入射光强度5700勒克斯(LUX)，标号圆形为入射光强度1000LUX。
当漏极电极偏压为10伏特时，漏极电极的未照光电流大约为10-11安培至10-12安培之间。当漏极电极偏压为5伏特时，漏极电极的未照光电流大约为10-12安培。当漏极电极偏压为1伏特时，漏极电极的未照光电流大约为10-12安培至10-13安培之间。当漏极电极偏压为0.1伏特时，漏极电极的未照光电流大约为10-12安培至10-13安培之间。
于上述情况中，未照光时，先施加偏压于漏极电极，使得漏极电极有一起始电流。而不同的偏压致使的起始电流也不同。当照光后，漏极电极电流当然也不相同。因此，本发明的光检测器也能通过施加偏压于漏极电极，进一步定义出不同的光灵敏度。也就是说，本发明本领域普通技术人员，可依实际需要，弹性选择顶栅极电极、底栅极电极以及漏极电极的偏压组合，以定义光检测器的光灵敏度以及输出电流。
请参照图9，图9为依照本发明的光检测器第三实施例的正面示意图。光检测器100包含基板102、底栅极电极104、第一绝缘层106、有源层110、阻隔层122、电极层112、第二绝缘层119、顶栅极电极120以及导引层126。电极层112包含源极电极113以及漏极电极114，且源极电极113以及漏极电极114间有开口116，以定义光接收区118。
本实施例与第二实施例相异在于，本实施例中增设导引层126于开口116，且导引层126与光接收区118位置重叠，其中导引层126由导柱128所定义。如此，当光线130入射进入光接收区118时，将会通过导柱128进入有源层110。导柱128可为纳米等级的柱体(nanorod)或管体(nanotube)，也可是微米等级。导柱128可为具有Z轴生长特性的材料，包含但不限定如氧化锌(ZnO)或二氧化钛(TiO2)。
根据本发明一实施例，通过导柱128，光线130将更有效率地被收集于有源层110。更具体地来说，当光线130于有源层110表面发生反射时，将于导柱128发生散射回有源层110。而根据相同机制，也可在有源层110表面生成纳米洞(nanohole)或是纳米线(nanowires)的形貌(未示出)，其形貌将提升有源层110收集光线130的能力，以提升本发明光检测器100的检测效率。
总结来说，本发明提供一种光检测器，其通过有源层的材料能隙定义预定检测范围的波长，使得范围外的波长光线不会成为噪声而使检测失真。以及，通过不同的顶栅极电极以及底栅极电极的偏压组合，以定义出所需要的光灵敏度。另外，还可以通过设定漏极电极的偏压，以调整漏极电极的初始电流，以进行更深入的光灵敏度调控。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光检测器，包含：
一基板；
一底栅极电极，设置于该基板上；
一第一绝缘层，设置于该基板以及该底栅极电极上；
一有源层，设置于该第一绝缘层上且位于该底栅极电极上，该有源层具有一能隙；
一电极层，设置于该有源层上，包含：
一源极电极，与该有源层的一侧连接；
一漏极电极，与该有源层的另一侧连接；以及
一开口，位于该源极电极与该漏极电极之间，其中该有源层暴露于该开口处为一光接收区；
一第二绝缘层，设置于该电极层上；以及
一顶栅极电极，设置于该第二绝缘层上且位于该光接收区上。
2.如权利要求1所述的光检测器，还包括一阻隔层，设置于该有源层与该电极层之间，该阻隔层包含多个穿孔，其中所述穿孔分别位于该有源层的相对两侧，使得该源极电极以及该漏极电极通过所述穿孔与该有源层连接。
3.如权利要求2所述的光检测器，其中该第二绝缘层、该阻隔层以及该顶栅极电极具有透光性。
4.如权利要求1所述的光检测器，其中该有源层为一金属氧化物层。
5.如权利要求4所述的光检测器，其中该金属氧化物层材料为铟镓锌氧化物、铟镓锌氧化物、镓氧化物、镓锌氧化物、锌氧化物、铟氧化物、氧化铝锌或其组合。
6.如权利要求1至5任一项所述的光检测器，其中该顶栅极电极的宽度分别小于该光接收区与该开口的宽度。
7.一种光检测器的操作方法，包含：
施加一第一偏压于一栅极电极，用以产生一电位势垒，该电位势垒作为限制载子通过；
利用一预定波段的光线激发一有源层后，降低该电位势垒，并产生一载子沟道；以及
施加一第二偏压于另一栅极电极，用以产生一放大电流。
8.如权利要求7所述的光检测器的操作方法，其中该预定波段由该有源层材料决定。
9.如权利要求7所述的光检测器的操作方法，还包括：
调整该第二偏压，用以控制该放大电流；以及
施加一起始电压于一漏极电极上，用以控制一起始电流。
10.如权利要求7至9任一项所述的光检测器的操作方法，其中该预定波段为一紫外光波段，该有源层的材料为铟镓锌氧化物、铟氧化物、锡氧化物、锌氧化物或其组合。
CN201410445197.XA 2014-05-29 2014-09-03 光检测器及其操作方法 Expired - Fee Related CN104183664B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103118831 2014-05-29
TW103118831A TWI555217B (zh) 2014-05-29 2014-05-29 光偵測器及其操作方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104183664A true CN104183664A (zh) 2014-12-03
CN104183664B CN104183664B (zh) 2016-04-20

Family

ID=51964566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410445197.XA Expired - Fee Related CN104183664B (zh) 2014-05-29 2014-09-03 光检测器及其操作方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104183664B (zh)
TW (1) TWI555217B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10062789B2 (en) 2015-11-11 2018-08-28 Au Optronics Corporation Thin film transistor and operating method thereof
CN112736097A (zh) * 2021-01-19 2021-04-30 Tcl华星光电技术有限公司 显示装置及显示装置的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10395588B2 (en) * 2016-03-31 2019-08-27 Intel Corporation Micro LED display pixel architecture

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064195A (ja) * 2000-08-22 2002-02-28 Casio Comput Co Ltd 光電変換素子及びフォトセンサアレイ
CN101068033A (zh) * 2007-03-28 2007-11-07 友达光电股份有限公司 一种光感测元件
US20100097838A1 (en) * 2008-01-31 2010-04-22 Sony Corporation Optical sensor element, imaging device, electronic equipment and memory element

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3246062B2 (ja) * 1993-03-31 2002-01-15 カシオ計算機株式会社 フォトセンサシステム
JP3563433B2 (ja) * 1994-03-18 2004-09-08 Ｔｄｋ株式会社 薄膜フォトトランジスタ
KR100401265B1 (ko) * 1998-12-04 2004-03-20 엘지.필립스 엘시디 주식회사 박막 트랜지스터형 광 감지소자
JP2005208582A (ja) * 2003-12-24 2005-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 光センサおよびディスプレイ
JP5157161B2 (ja) * 2006-12-27 2013-03-06 カシオ計算機株式会社 フォトセンサ
TWI344026B (en) * 2007-07-18 2011-06-21 Au Optronics Corp A photo detector and a display panel having the same
TWI451584B (zh) * 2009-11-16 2014-09-01 Univ Nat Chiao Tung 一種非晶系氧化物半導體的光感測器裝置與其製作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064195A (ja) * 2000-08-22 2002-02-28 Casio Comput Co Ltd 光電変換素子及びフォトセンサアレイ
CN101068033A (zh) * 2007-03-28 2007-11-07 友达光电股份有限公司 一种光感测元件
US20100097838A1 (en) * 2008-01-31 2010-04-22 Sony Corporation Optical sensor element, imaging device, electronic equipment and memory element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10062789B2 (en) 2015-11-11 2018-08-28 Au Optronics Corporation Thin film transistor and operating method thereof
CN112736097A (zh) * 2021-01-19 2021-04-30 Tcl华星光电技术有限公司 显示装置及显示装置的制备方法
CN112736097B (zh) * 2021-01-19 2023-10-03 Tcl华星光电技术有限公司 显示装置及显示装置的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201545368A (zh) 2015-12-01
TWI555217B (zh) 2016-10-21
CN104183664B (zh) 2016-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Study of the photoconductive ZnO UV detector based on the electrically floated nanowire array
CN100505332C (zh) 光电晶体管
KR101938934B1 (ko) 이득조절이 가능한 그래핀-반도체 쇼트키 접합 광전소자
CN104024146B (zh) 具有碳系导体和量子点的光电晶体管
WO2020238912A1 (zh) 阵列基板及其制造方法、光检测方法及组件、显示装置
TWI397111B (zh) 包括矽奈米晶粒之多層結構、太陽能晶胞、非揮發記憶體單元、光感測單元及其製作方法、形成矽奈米晶粒之方法
CN104183664B (zh) 光检测器及其操作方法
TWI734754B (zh) 光電子裝置及使用方法
CN108281493B (zh) 二硒化钨和金属垂直型肖特基结自驱动光电探测器及制备
US10593735B2 (en) Diode device and method for manufacturing the same, and diode apparatus
KR20200122591A (ko) 베타-산화 갈륨을 이용한 이종접합 애벌런치 포토 다이오드
CN111211186A (zh) 一种提高光电探测性能的MoS2光电晶体管及其制备方法
US7915649B2 (en) Light emitting display device and method of fabricating the same
Raza et al. A ZnO nanowire-based photo-inverter with pulse-induced fast recovery
US8450127B2 (en) Light emitting semiconductor diode
US20110168970A1 (en) Optoelectronic light emitting structure
KR100882693B1 (ko) 발광표시장치 및 그의 제조방법
CN108493206B (zh) 一种提高量子效率的cmos图像传感器
KR20140110473A (ko) 그래핀-부도체-반도체의 구조를 갖는 투과 다이오드, 투과 트랜지스터, 투과 광다이오드 및 투과 광트랜지스터
CN103137775B (zh) 基于快闪存储器结构的光敏可控器件信号获得方法
CN109347469A (zh) 基于二硫化钼晶体管的光控开关电路
TWI744296B (zh) 光電子裝置及使用方法
CN208538885U (zh) 一种波导型光伏场效应晶体管结构的光敏器件
KR102108202B1 (ko) 투명 뉴로모픽 센서
TWI852734B (zh) 光電半導體元件及其操作方法、及具有光電半導體元件之光感測器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160420

Termination date: 20200903

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee