CN109427924A - 红外检测器和包括红外检测器的红外传感器 - Google Patents

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Abstract

提供了红外检测器和包括红外检测器的红外传感器。红外检测器包括彼此间隔开的包括第一组分的多个量子点，并且，覆盖所述多个量子点的第一半导体层以及覆盖所述第一半导体层的第二半导体层。

Description

红外检测器和包括红外检测器的红外传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年8月28日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请No.10-2017-0108847的优先权，该申请的公开内容通过全文引用的方式并入本文中。
技术领域
符合示例性实施例的装置涉及红外检测器，并且更具体地涉及能够吸收红外光的红外检测器和包括红外检测器的红外传感器。
背景技术
红外图像可以通过使用红外检测器检测从物体发射的红外光来产生。红外图像通常由人眼不可识别的波长区域中的光产生。然而，红外相机使用红外检测器执行像素检测并且执行模拟和数字信号处理以产生人眼可以看到的图像。这些红外图像被应用于诸如国防工业、医疗设备、监视和安全等各种领域。
红外线对人体无害，因此可以用于测量人体的生物信息，例如湿气含量等。但是，由于人体中的特定物质仅对特定频率的红外光起反应，所以红外检测器使用带通滤波器来获得关于物质的信息。因此，在包括带通滤波器的情况下，难以使红外检测器小型化。
发明内容
一个或多个示例性实施例可以提供仅吸收特定波长带中的红外光的红外检测器和红外传感器。
一个或多个示例性实施例可以提供对温度不敏感的红外检测器和红外传感器。
附加示例性方面和优点部分地将在以下描述中阐述，并且部分地将根据说明书而明了，或可以通过对所提出示例性实施例的实践来获知。
根据示例性实施例的方面，一种红外检测器包括：衬底；第一电极，设置在所述衬底上；以及红外吸收层，设置在所述第一电极上，其中所述红外吸收层吸收特定波长带中的入射红外光并产生与所吸收的红外光相对应的电流；以及第二电极，设置在所述红外吸收层上，其中所述红外吸收层包括：第一半导体层，包括第一组分；多个量子点，在所述第一半导体层上彼此间隔开并且包括与所述第一组分不同的第二组分；以及第二半导体层，包括所述第一组分和所述第二组分并且覆盖所述多个量子点。
所述特定波长带可以由所述红外吸收层中的所述第二组分的含量确定。
所述特定波长带中的中心波长可以与所述红外吸收层中的所述第二组分的含量成比例。
所述特定波长带中的中心波长可以为1μm至3μm。
所述第二半导体层的能带可以在所述多个量子点的能带与所述第一半导体层的能带之间。
所述多个量子点的能带可以低于所述第一半导体层的能带且低于所述第二半导体层的能带。
所述衬底可以包括所述第一组分。
所述第一组分和所述第二组分中的至少一个可以是III族元素。
所述第一半导体层可以包括第一化合物，所述第一化合物包括所述第一组分和与所述第一组分和所述第二组分不同的第三组分，并且所述第二半导体层包括第二化合物，所述第二化合物包括所述第一组分、第二组分和第三组分。
所述第三组分可以是V族元素。
所述至少一个红外吸收层可以包括沿从所述第一电极到所述第二电极的方向布置的第一红外吸收层和第二红外吸收层。
所述红外检测器还可以包括以下中的至少一个：第一包层，设置在所述第一电极和所述红外吸收层之间，其中所述第一包层的能带高于所述红外吸收层的能带；以及第二包层，设置在所述第二电极和所述红外吸收层之间，其中所述第二包层的能带高于所述红外吸收层的能带。
所述第一包层和所述第二包层中的至少一个可以包括与所述第一组分和所述第二组分不同的第四组分。
所述第四组分可以是金属。
所述红外检测器还可以包括在所述红外吸收层和所述第二电极之间的第三半导体层。
第三半导体层可以包括与第一半导体层相同的材料。
所述红外吸收层的厚度与所述第三半导体层的厚度之和可以等于或大于所述红外光的波长。
所述红外吸收层的厚度和所述第三半导体层的厚度之和可以是所述红外光的波长的倍数。
所述第一电极和所述第二电极中的一个可以包括掺杂有n型杂质的半导体层，并且所述第一电极和所述第二电极中的另一个包括掺杂有p型杂质的半导体层。
所述第二电极可以包括透明电极。
从所述红外检测器上的所述红外光的入射方向来看，所述第二电极可以与所述红外吸收层的一部分重叠。
根据另一示例性实施例的一个方面，一种红外传感器，包括多个红外检测器，每个红外检测器与上述红外检测器相同并且检测从目标对象反射的红外光。
所述多个红外检测器可以包括第一红外检测器和第二红外检测器，第一红外检测器和第二红外检测器沿与所述红外光在红外传感器上的入射方向垂直的方向布置。
所述第一红外检测器和所述第二红外检测器可以吸收相同波长的光。
所述第一红外检测器的衬底和所述第二红外检测器的衬底可以一起包括所述第一红外检测器和所述第二红外检测器共用的单个层。
所述第一红外检测器的第一电极和所述第二红外检测器的第二电极可以通过电极焊盘彼此连接。
所述多个红外检测器可以包括第三红外检测器和第四红外检测器，第三红外检测器和第四红外检测器沿与所述红外光在红外传感器上的入射方向平行的方向布置的。
所述第三红外检测器和所述第四红外检测器可以吸收具有不同波长的光。
附图说明
结合附图，根据示例性实施例的以下描述，将清楚并更容易认识这些和/或其他示例性方面和优点，在附图中：
图1是示意性地示出了根据示例性实施例的红外检测器的截面图；
图2是示出了根据温度的各种晶体结构的阈值电流的曲线图；
图3A是示出了红外光被块体结构吸收的波长带的曲线图；
图3B是示出了红外光被量子点(DQ)吸收的波长带的曲线图；
图4是示出了根据示例性实施例的由量子点吸收的红外光的波长和由掺杂有第一半导体层的材料的量子点吸收的红外光的波长的曲线图；
图5是示出了根据示例性实施例的中心波长与铟(In)含量之间的关系的表；
图6是示出了根据示例性实施例的红外检测器中的红外吸收层的能带的图。
图7是示出了根据另一示例性实施例的红外传感器的截面图。
图8是示出了图7的红外吸收层和包层的能带的图；
图9是示出了根据示例性实施例的红外传感器的视图；
图10是示出了根据另一示例性实施例的红外传感器的视图；
图11是示出了根据材料的光吸收率的曲线图；
图12A示出了通过用普通相机拍摄具有不同湿量比的多个片材获得的结果；以及
图12B示出了通过用红外传感器拍摄具有不同湿量比的多个片材获得的结果。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述红外检测器和包括红外检测器的红外传感器。在附图中，相同的附图标记始终指代相同的元件，并且为了清楚和便于解释，元件的尺寸被放大。
应该理解的是，当元件或层被称为在另一元件或层上时，另一元件或层可以包括直接和间接地在其他元件或层的上/下和左侧/右侧的元件或层。在下文中，将参考其中示出本发明构思的示例性实施例的附图来更全面地描述本发明构思。
应当理解，虽然术语“第一”、“第二等”可以在本文用于描述各种元件，但是元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一元件区分开来。诸如“……中的至少一个”之类的表述在元素列表之前时修饰整个元素列表，而不是修饰列表中的单独元素。
图1是示意性地示出了根据示例性实施例的红外检测器100的截面图。根据示例性实施例的红外检测器100可以检测近红外光，例如具有大约750nm和3000nm之间的波长的红外光。如图1所示，红外检测器100可以包括衬底10、设置在衬底10上并且彼此间隔开的第一电极20和第二电极30以及设置在第一电极20和第二电极20之间并且吸收特定波长带中的红外光以产生电流的一个或多个红外吸收层40。
红外检测器100可以整体上包括III-V族半导体材料。通过用具有类似晶格常数的材料形成红外检测器100的层，可以容易地堆叠这些层并使红外检测器100小型化。
衬底10可以包括III-V族半导体材料，并且可以包括与下面描述的红外吸收层40的一些层相同的材料。例如，衬底10可以包括GaAs。
第一电极20和第二电极30可以包括导电材料，例如金属材料或导电氧化物。具体地，第一电极20和第二电极30可以包括透明导电材料。例如，第一电极20和第二电极30可以包括金属氧化物(例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO))，金属纳米颗粒分散薄膜(例如Au或Ag)，碳纳米结构(例如碳纳米管(CNT)或石墨烯)，或导电聚合物(例如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)、聚吡咯(PPy)或聚(3-己基噻吩)(P3HT))。
备选地，第一电极20和第二电极30可以包括掺杂杂质的半导体材料。第一电极20可以是掺杂有第一类型杂质的半导体层并且可以包括III-V族半导体材料。例如，第一电极20可以包括掺杂有诸如Si、Ge、Se或Te等n型杂质的GaAs。第二电极30可以是掺杂有第二类型杂质的半导体层并且可以包括III-V族半导体材料。例如，第二电极30可以包括掺杂有p型杂质的GaAs。作为p型杂质，可以使用Mg、Zn、Be等。
红外吸收层40可以仅在特定的波长带内吸收入射的红外光。当红外光入射到红外吸收层40上时，已经吸收了与红外光相对应的能带隙的能量的电子移动，导致电子和空穴的不平衡，并且根据电子和空穴的不平衡产生电流。电流可以通过红外吸收层40从第一电极20流到第二电极30或从第二电极30流到第一电极20。
红外吸收层40也可以包括III-V族半导体材料。红外吸收层340可以包括第一半导体层42、在第一半导体层342上彼此间隔开的多个量子点44以及覆盖多个量子点44的第二半导体层46。
第一半导体层42可以包括包含III族元素的第一组分。例如，第一半导体层42可以包括III-V族半导体材料。第一半导体层42可以包括具有红外吸收层40的最高能带的材料。例如，第一半导体层42可以包括GaAs。第一半导体层42可以确定红外光被红外光吸收层40吸收的波长带。
多个量子点44可以布置在第一半导体层42上。多个量子点44中的每一个可以直接接触第一半导体层42。多个量子点44可以被随机布置。
量子点44可以是具有约10nm或更小直径的半导体材料的纳米晶体。作为形成纳米晶体作为量子点44的方法，可以使用气相沉积法(例如金属有机化学气相沉积法(MOCVD)或分子束外延法(MBE))、将前驱材料添加到有机溶剂中以生长晶体的化学湿法等。
量子点44可以包括包含III族元素的第二组分。例如，量子点44可以是III-V族化合物半导体的纳米晶体。III-V族化合物半导体纳米晶体可以是选自由以下构成的组中的任一个：GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNA、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs。当第一半导体层42包括GaAs材料时，量子点44可以包括具有类似晶格常数的InAs。
与块体结构不同，纳米尺寸量子点44表现出量子限制效应，使得带隙变大并且带隙具有不连续的带隙结构，如一个单独的原子。
量子点44不限于特定的结构，而是可以具有仅包括核的单结构，或可以具有选自以下中的任一个：包括具有核和单层的壳的核-单壳结构和包括具有核和多层的壳的核-多壳结构。
量子点44被包括在红外吸收层40中的原因在于量子点44根据温度呈现小阈值电流变化。图2是示出了根据温度的各种晶体结构的阈值电流的曲线图。如图2所示，块体结构根据温度具有较大阈值电流变化。因此，当将块体结构应用于红外检测器时，必需保持红外检测器的温度恒定以提高红外检测器的精确度。也就是说，红外检测器可以需要冷却器来保持恒定温度。然而，量子点44不需要冷却器，因为量子点44的阈值电流根据温度而几乎恒定。
另外，量子点44可以用作沉积具有不同品格常数的材料的籽晶，以有助于形成包括材料的层。例如，当在包括GaAs的层上形成包括具有与GaAs不同的晶格常数的InGaAs的层时，量子点44可以用作粘合剂。
另外，量子点44可以对特定波长带中的光敏感。图3A是示出了红外光被块体结构吸收的波长带的曲线图，并且图3B是示出了红外光被量子点吸收的波长带的曲线图。用于获得图3A的图形的块体结构包括InGaAs，并且用于获得图3B的图形的量子点包括InAs。如图3A所示，块体结构吸收宽波长带中的红外光。被块体结构吸收的红外光的响应度大约为0.4或更大的波长带的宽度为大约750nm。另一方面，如图3B所示，量子点吸收窄波长带内的红外光。量子点吸收的红外光的响应度大约为0.4或更大的波长带的宽度为大约50nm。
包括块体结构的红外检测器包括作为组件的带通滤波器，以确定红外检测器是否吸收特定波长带中的红外光。然而，包括量子点的红外检测器具有能够检测到红外光的窄波长带，因此不需要包括分离的带通滤波器。因此，可以简化包括量子点的红外检测器的结构。
红外吸收层40可以包括覆盖多个量子点44的第二半导体层46。第二半导体层46可以包括具有比量子点44的能带更大的能带的材料。第二半导体层46的能带可以大于量子点44的能带，并且可以小于第一半导体层42的能带。第二半导体层46可以包括包含在量子点44中的第二组分并且与包含在量子点44中的第二组分不同的包括III族元素的第二组分。例如，当量子点44包括InAs时，第二半导体层46可以包括InGaAs。
第一半导体层42、多个量子点44和第二半导体层46可以包括相同的组分。第一半导体层42、多个量子点44和第二半导体层46中的每一个可以包括包含V族元素的第三组分。例如，第一半导体层42可以包括GaAs，量子点44可以包括InAs，并且第二半导体层46可以包括InGaAs。通过包括与上述相同的材料，有助于层之间的堆叠。
红外检测器100还可以包括在红外吸收层40和第二电极30之间的第三半导体层50。第三半导体层50可以包括与第一半导体层42相同的材料。例如，第三半导体层50也可以包括GaAs。
红外吸收层40的上表面可以被平坦化，使得多个红外吸收层可以被堆叠。量子点44具有晶体结构，并且第二半导体层46可以具有薄膜的形式并且可以覆盖量子点44。因此，第二半导体层46的表面可以被量子点44弯曲，并且可以通过堆叠第一半导体层42来平坦化红外吸收层40。
红外检测器100可以包括一个或多个红外吸收层40。当红外检测器100包括一个或多个红外吸收层40时，一个或多个红外吸收层40可以沿从第一电极20到第二电极30的方向布置。例如，一个或多个红外吸收层40可以包括设置在第一电极20上并与第一电极20接触的第一红外吸收层40a，设置在第三半导体层50下方并与第三半导体层50接触的第二红外吸收层40b以及布置在第一红外吸收层40a和第二红外吸收层40b之间的第三红外吸收层40c。
一个或多个红外吸收层40和第三半导体层50可以确定包含在红外吸收层40中的In组分的含量。由于In组分包含在量子点44和第二半导体层46中，因此可以通过调整第一半导体层42和第三半导体层50的厚度来调整In组分的含量。例如，由于Ga组分的含量随着第一半导体层42和第三半导体层50的厚度的增加而增加，所以In组分的含量可以相对减少。在根据本示例性实施例的红外检测器100中，In组分的含量可以被确定为使得具有大约1至3μm的中心波长的红外光被吸收。
一个或多个红外吸收层40和第三半导体层50的厚度之和(t)可以大于或等于待检测的红外光的波长。例如，一个或多个红外吸收层40和第三半导体层50的厚度之和可以是待检测的红外光的波长的倍数。因此，待检测的红外光可以稳定地入射在红外吸收层40上。
图4是示出了根据示例性实施例的由量子点吸收的红外光的波长和由掺杂有第二半导体层的量子点吸收的红外光的波长的曲线图。如图4所示，可以看出，包括InAs的量子点(即，量子点44)对具有大约1350nm的中心波长的红外光起反应，而掺杂有InGaAs的量子点对具有大约1460nm的中心波长的红外光起反应。也就是说，可以看出，InGaAs的掺杂程度可能改变量子点对其起反应的红外光的波长带。
同样，从图4可以看出，即使量子点对其起反应的红外光的波长带是变化的，量子点起对其反应的红外光的波长带的宽度几乎是恒定的。例如，包括InAs的量子点和掺杂有InGaAs的量子点的响应度在大约50nm的波长带的宽度处可以为0.4或更大。因此，在通过掺杂InGaAs来调整待检测的波长带的同时，可以保持红外光的检测灵敏度。
由方程(1)表示InxGa1-xAs的带隙能量Eg(x)。
[方程1]
Eg(x)＝1.425eV-1.501xeV+0.436x2eV
这里，x等于或大于0且等于或小于10(即，0≤x≤10)。
如等式1所示，带隙能量Eg(x)根据In组分的含量而变化。带隙能量Eg(x)的变化意味着可以改变要被吸收的红外光的波长。
图5是示出了根据示例性实施例的中心波长与In组分的含量之间的关系的表。如图5中所示，可以看出，In组分的含量和带隙能量彼此成比例，并且In组分的含量与要吸收的红外光的中心波长彼此成反比。因此，可以通过控制In组分的含量来调整要吸收的红外光的中心波长。
图6是示出了根据示例性实施例的红外检测器100中的红外吸收层40的能带的图。当第一半导体层42包括GaAs时，量子点44包括InAs，并且第二半导体层46包括InGaAs时，红外吸收层40可以具有如图6所示的能带。当红外吸收层40的电子吸收具有特定波长(例如，1450nm的波长)的红外光时，电子被激活并移动。
图7是示出了根据另一示例性实施例的红外检测器100a的截面图。当图7和图1进行比较，图7的红外检测器100a还可以包括布置在第一电极20和红外吸收层40之间的第一包层60以及布置在第二电极30和红外吸收层40之间的第二包层70。第一包层60和第二包层70可以包括具有比红外吸收层40的能带高的能带的材料。第一包层60和第二包层70可以包括金属材料。例如，第一包层60和第二包层70可以包括AlGaAs。即使红外吸收层40的电子被激活，第一包层60和第二包层70也可以仅允许具有比第一包层60和第二包层70的能带高的能带的电子从红外吸收层40逸出，从而增加红外吸收层40的电子浓度。红外检测器100a可以包括第一包层60和第二包层70，或者可以仅包括第一包层60和第二包层70中的一个。
图8是示出了图7的红外线吸收层40和第一包层60和第二包层70的能带的图；当第一包层60和第二包层70包括AlGaAs时，量子点44包括InAs，并且第二半导体层46包括InGaAs，红外吸收层40以及第一包层60和第二包层70可以具有如图8所示的能带。由于直至第一能带的带隙为0.855eV，因此当红外吸收层40上入射大约1450nm的红外光时，电子可以被激活。然而，仅具有比第一包层60和第二包层70的能带高的能带的电子可以从红外吸收层40逸出并流向第一电极20或第二电极30。
红外传感器可以通过布置多个红外检测器(例如，上述红外检测器100或100a)来形成。红外传感器的多个红外检测器可以检测相同波长带的红外光或者检测不同波长带的红外光。待检测的红外光的波长带可以根据包括在红外检测器100或100a中的每一个中的红外吸收层中的In含量而变化。
图9是示出了根据示例性实施例的红外传感器200的视图。如图9所示，红外传感器200可以包括多个红外检测器，例如第一红外检测器210和第二红外检测器220。例如，第一红外检测器210和第二红外检测器220可以在平行于红外光的入射方向的方向上堆叠。第一红外检测器210和第二红外检测器220中的每一个可以与图1中所示的红外检测器100或图8中所示的红外检测器100a相对应。
第一红外检测器210的第二电极213和第二红外检测器220的第一电极222可以通过电极触点230彼此连接。第一红外检测器210的第二电极213和第二红外检测器220的第一电极222可以是第一红外检测器210和第二红外检测器220共用的单个电极。第一红外检测器210的第二电极213、第二红外检测器220的第一电极222以及第二红外检测器220的第二电极223可以是透明电极以增加红外光的入射量。
In含量可以在第一红外检测器210的红外吸收层214和第二红外检测器220的红外吸收层224之间不同。因此，第一红外检测器210和第二红外检测器220可以检测不同的波长带。波长越长，透射率越高，因此，第一红外检测器210可以被设计为与第二红外检测器220相比检测更长的波长。例如，可以调整In含量，使得第一红外检测器210检测具有大约1650nm的中心波长的红外光，并且第二红外检测器220检测具有大约1450nm的中心波长的红外光。
图10是示出了根据示例性实施例的红外传感器300的视图。如图10所示，红外传感器300可以包括布置在衬底310上的多个像素P。多个像素P可以沿与红外光的入射方向垂直的方向布置。由于多个像素P沿与红外光的入射方向垂直的方向布置，因此可以一次拍摄具有特定区域的物体。像素P可以由红外检测器100形成。
红外传感器300的衬底310可以包括III-V族半导体材料。例如，衬底310可以包括GaAs。
公共电极320可以布置在衬底310上。公共电极320可以包括金属材料或导电氧化物。备选地，公共电极320可以包括掺杂有杂质的半导体材料。例如，公共电极320可以包括掺杂有n型杂质的GaAs。
第一包层360可以布置在公共电极320上，并且第一包层360可以包括具有比包括在每个像素P中的红外吸收层340的能带高的能带的材料。例如，第一包层360可以包括AlGaAs。电极焊盘390可以布置在第一包层360的一部分上。电极焊盘390可以通过第一包层360的通孔连接到公共电极320。
每个像素P可以包括一个或多个红外吸收层340、第三半导体层350、第二包层370和像素电极330。包括在像素P中的红外吸收层340、第三半导体层350和第二包层370可以分别与如图7所示的红外吸收层40、第三半导体层50和第二包层70相对应。
具体地，红外吸收层340中的每一个可以包括III-V族半导体材料。红外吸收层340中的每一个可以包括第一半导体层342、在第一半导体层342上彼此间隔开的多个量子点344以及覆盖多个量子点344的第二半导体层346。
第一半导体层342也可以包括III-V族半导体材料。第一半导体层342可以包括具有红外吸收层340中的所有层的最高能带的材料。第一半导体层342也可以包括包含III族元素的第一组分。例如，第一半导体层342可以包括GaAs。
多个量子点344可以被随机布置。量子点344可以包括包含III族元素的第二组分。具体地，量子点344可以是基于III-V族化合物半导体的纳米晶体。例如，量子点344可以包括InAs。
覆盖多个量子点344的第二半导体层346可以包括具有比量子点344的能带高的能带的材料。第二半导体层346可以包括包含III族元素的不包括在量子点344中的组分。例如，当量子点344包括InAs时，第二半导体层346可以包括InGaAs。
第三半导体层350可以布置在红外吸收层340上并且可以包括III-V族半导体材料。例如，第三半导体层350可以包括GaAs。
第二包层370可以布置在第三半导体层350上，并且可以包括具有比红外吸收层340的能带更高的能带的材料。类似于第一包层360，第二包层370可以包括AlGaAs。
像素电极330可以包括导电材料并且可以与图1所示的红外检测器100或图7所示的红外检测器100a的第二电极30相对应。例如，像素电极330可以包括金属材料或导电氧化物。具体地，像素电极330可以包括透明导电材料。例如，像素电极330可以包括金属氧化物(例如ITO或IZO)，金属纳米颗粒分散薄膜(例如Au或Ag)，碳纳米结构(例如CNT或石墨烯)，或导电聚合物(例如PEDOT、PPy或P3HT)。
备选地，像素电极330可以包括掺杂有杂质的半导体材料。例如，像素电极330可以包括掺杂有p型杂质的GaAs的半导体材料。
当像素电极330的材料不是透明材料时，为了增加红外光的入射量，像素电极330的形状可以具有空的中心区域。例如，像素电极330可以具有仅布置在红外吸收层340的边缘上的环的形状。备选地，像素P的电极可以具有包括多个开口的网格的形状。
图10中所示的像素P、第一包层360、公共电极320和衬底310的一部分可以与图7中所示的红外检测器100a相对应。图10的红外传感器包括第一包层360和第二包层370，但不限于此。例如，红外传感器300可以省略第一包层360和第二包层370，或者可以仅包括第一包层360和第二包层370中的一个。
上述的红外传感器300可以用于测量物体中包括的组分的含量。例如，红外传感器300可以被用作用于测量湿度的传感器。图11是示出了根据材料的光吸收率的曲线图。如图11所示，可以看出，水在约1450nm的波长带中吸收更多的红外光。皮肤包括各种材料，但皮肤中的水含量相对较高，因此，如图11中所示，可以看出，皮肤具有与水的光吸收率类似的光吸收率。特别地，可以看出，皮肤也吸收约1450nm的波长带中的红外光。因此，皮肤的湿度可以通过使用约1450nm的波长带中的红外光来测量。
根据本示例性实施例的红外传感器300可以被设计为检测在约1450nm的波长带中的红外光以测量湿量。可以确定红外传感器300中的红外吸收层的In含量，以检测约1450nm的波长带中的红外光。例如，红外传感器300可以被制造成具有大约0.43的In含量。红外传感器300也可以用来测量除湿度之外的其他组分。
图12A示出了通过用普通相机拍摄具有不同湿量比的多个片材获得的结果，并且图12B示出了通过用红外传感器拍摄具有不同湿量比的多个片材获得的结果。如图12A所示，由于普通相机是RGB图像设备，所以普通相机不提供关于片材中湿量的信息。另一方面，如图12B所示，红外传感器可以针对具有较高湿量比的片材提供较低亮度的图像。具有较高湿量比的片材可以吸收在约1450nm的波长带中的更多红外光。因此，在这种情况下，由于红外传感器吸收较少红外光，所以红外传感器产生较低的电流并提供较低亮度的图像。
如上所述，当红外检测器和红外传感器中包括量子点时，红外检测器和红外传感器可以在窄带宽内检测红外光。因此，红外检测器和红外传感器不需要分离的带通滤波器。另外，由于量子点中的阈值电流不根据温度而显着变化，所以红外检测器和红外传感器不需要用于保持恒定温度的冷却器。因此，可以制造小型的红外检测器和小型的红外传感器。
另外，由于具有多层结构的红外检测器包括具有粘附功能的量子点，所以可以容易地形成红外检测器中的多层，因此有助于制造红外检测器。
应当理解，本文中描述的示例性实施例应当仅在描述性的意义下来考虑，而不是为了限制的目。对每个实施例中的特征或方面的描述一般应当被看作可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
尽管已参考附图描述了一个或多个示例性实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。

Claims (29)

1.一种红外检测器，包括：
衬底；
第一电极，设置在所述衬底上；以及
红外吸收层，设置在所述第一电极上，其中所述红外吸收层吸收特定波长带中的入射红外光并产生与所吸收的红外光相对应的电流；以及
第二电极，设置在所述红外吸收层上，
其中所述红外吸收层包括：
第一半导体层，包括第一组分；
多个量子点，包括与所述第一组分不同的第二组分，其中所述多个量子点彼此间隔开并且设置在所述第一半导体层上；以及
第二半导体层，包括所述第一组分和所述第二组分并且覆盖所述多个量子点。
2.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述特定波长带由所述红外吸收层中的所述第二组分的含量确定。
3.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述特定波长带的中心波长与所述红外吸收层中的所述第二组分的含量成比例。
4.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述特定波长带的中心波长为大约1μm至3μm。
5.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述第二半导体层的能带在所述多个量子点的能带与所述第一半导体层的能带之间。
6.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述多个量子点的能带低于所述第一半导体层的能带且低于所述第二半导体层的能带。
7.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述衬底包括所述第一组分。
8.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述第一组分和所述第二组分中的至少一个是III族元素。
9.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述第一半导体层包括第一化合物，所述第一化合物包括所述第一组分和与所述第一组分和所述第二组分不同的第三组分，并且所述第二半导体层包括第二化合物，所述第二化合物包括所述第一组分、所述第二组分和所述第三组分。
10.根据权利要求9所述的红外检测器，其中，所述第三组分是V族元素。
11.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述红外吸收层包括沿从所述第一电极到所述第二电极的方向布置的第一红外吸收层和第二红外吸收层。
12.根据权利要求1所述的红外检测器，还包括以下中的至少一个：
第一包层，设置在所述第一电极和所述红外吸收层之间，其中所述第一包层的能带高于所述红外吸收层的能带；以及
第二包层，设置在所述第二电极和所述红外吸收层之间，其中所述第二包层的能带高于所述红外吸收层的能带。
13.根据权利要求12所述的红外检测器，其中，所述第一包层和所述第二包层中的至少一个包括与所述第一组分不同且与所述第二组分不同的第四组分。
14.根据权利要求13所述的红外检测器，其中，所述第四组分是金属。
15.根据权利要求1所述的红外检测器，还包括设置在所述红外吸收层和所述第二电极之间的第三半导体层。
16.根据权利要求15所述的红外检测器，其中，所述第三半导体层的材料与所述第一半导体层的材料相同。
17.根据权利要求15所述的红外检测器，其中，所述红外吸收层的厚度与所述第三半导体层的厚度之和等于或大于所述红外光的波长。
18.根据权利要求17所述的红外检测器，其中，所述红外吸收层的厚度和所述第三半导体层的厚度之和是所述红外光的所述波长的倍数。
19.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述第一电极和所述第二电极中的一个包括掺杂有n型杂质的半导体层，并且所述第一电极和所述第二电极中的另一个包括掺杂有p型杂质的半导体层。
20.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，所述第二电极包括透明电极。
21.根据权利要求1所述的红外检测器，其中，从所述红外光在所述红外检测器上的入射方向来看，所述第二电极与所述红外吸收层的一部分重叠。
22.一种红外传感器，包括多个红外检测器，每个红外检测器与根据权利要求1所述的红外检测器相同，其中所述红外传感器被配置为检测从目标对象反射的红外光。
23.根据权利要求22所述的红外传感器，其中，所述多个红外检测器包括第一红外检测器和第二红外检测器，所述第一红外检测器和所述第二红外检测器沿与所述红外光在红外传感器上的入射方向垂直的方向布置。
24.根据权利要求23所述的红外传感器，其中，由所述第一红外检测器吸收的光的波长与由所述第二红外检测器吸收的光的波长相同。
25.根据权利要求24所述的红外传感器，其中，所述第一红外检测器的衬底和所述第二红外检测器的衬底一起包括所述第一红外检测器和所述第二红外检测器共用的单层。
26.根据权利要求23所述的红外传感器，还包括将所述第一红外检测器的第一电极与所述第二红外检测器的第二电极连接的电极焊盘。
27.根据权利要求22所述的红外传感器，其中，所述多个红外检测器包括第三红外检测器和第四红外检测器，所述第三红外检测器和第四红外检测器沿所述红外光在红外传感器上的入射方向布置。
28.根据权利要求27所述的红外传感器，其中，由所述第三红外检测器吸收的光的波长与由所述第四红外检测器吸收的光的波长不同。
29.一种红外检测器，包括：
第一电极；
第二电极；以及
红外吸收层，设置在所述第一电极和所述第二电极之间，其中所述红外吸收层包括：
第一半导体层，包括GaAs；
多个量子点，包括In；以及
第二半导体层，覆盖所述多个量子点，其中所述第二半导体层包括InGaAs；
其中所述第二半导体层的能带高于所述多个量子点的能带，并且所述第一半导体层的能带高于所述第二半导体层的能带。
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