CN110770910B

CN110770910B - 包括有机光电二极管的辐射检测装置

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Publication number: CN110770910B
Application number: CN201880040766.9A
Authority: CN
Inventors: 阿德里安·巴伊; 艾米琳·莎偌可; 本杰明·布蒂农; 弗兰克·辛甘特
Original assignee: Ai Seleju
Current assignee: Ai Seleju
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: KR20200008565A; EP3613080A1; EP3613080B1; FR3065583A1; CN110770910A; US11189664B2; KR102509826B1; WO2018193216A1; US20210118954A1; FR3065583B1; JP2020518132A

Abstract

本发明涉及一种用于检测电磁辐射(49)的装置，所述装置包括至少一个光电检测器，所述光电检测器包括在半导体层(32、34、36)的同一堆叠(30)中形成的有机二极管(D)以及有机光电二极管(PH)，所述有机光电二极管接收所述辐射，所述光电检测器还包括至少一个遮蔽层(44)，所述至少一个遮蔽层对于所述辐射不透明并遮蔽堆叠中与二极管相对应的部分。

Description

包括有机光电二极管的辐射检测装置

相关申请

本专利申请要求法国专利申请FR17/53424的优先权权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于检测电磁辐射、特别是光的装置，该装置包括有机光电二极管的阵列。

背景技术

已经提供了用于形成用于检测电磁辐射的装置，该装置包括基于有机导体和半导体材料的晶体管和光电二极管。这样的材料具有比无机导体和半导体材料、例如硅更容易沉积并且更耐腐蚀的优点。

有机材料的使用进一步有利地使能在任何类型的支撑件上形成检测装置，特别是在诸如塑料、纸张、纸板或织物的柔性支撑件上、在大尺寸的支撑件例如标志牌上或在一次性支撑件、诸如便利商品包装上。

该检测装置可以包括以行和列布置的光电检测器的阵列。每个光电检测器可以包括与电子组件串联组装的有机光电二极管，该电子组件使能在选择装置的控制下选择相关联的光电二极管。选择元件可以是有机薄膜晶体管(OTFT)。

缺点在于，制造检测装置的方法随后可能包括大量步骤，特别是有机光电二极管制造步骤和有机晶体管制造步骤。

发明内容

实施例的目的是克服先前描述的包括有机光电二极管的电磁辐射检测装置的全部或部分缺点。

实施例的另一个目的是减少检测装置制造方法的步骤的数量。

因此，实施例提供了一种电磁辐射检测装置，该电磁辐射检测装置包括至少一个光电检测器，该光电检测器包括在半导体层的同一堆叠中形成的有机二极管和有机光电二极管，该有机光电二极管接收所述辐射，该光电检测器还包括至少一个遮蔽层，该至少一个遮蔽层对于辐射不透明并遮蔽堆叠中与二极管相对应的部分。

根据实施例，二极管的阳极连接到光电二极管的阳极，或者二极管的阴极连接到光电二极管的阴极。

根据实施例，该装置包括支撑件、在支撑件上方延伸的第一导电部分以及在支撑件上方延伸的第二导电部分，该堆叠至少部分地覆盖第一导电部分并且至少部分地覆盖第二导电部分，第一导电部分和第二导电部分之间的最小距离大于10nm。

根据实施例，不透明遮蔽层位于支撑件的与第一导电部分和第二导电部分相对的一侧上。

根据实施例，第一导电部分对辐射至少部分透明，并且第二导电部分对辐射不透明。

根据实施例，该装置还包括覆盖所述堆叠的绝缘层，所述不透明遮蔽层位于所述绝缘层上，在所述绝缘层的与所述堆叠相对的一侧上。

根据实施例，该装置还包括在绝缘层上延伸并穿过绝缘层的导电元件，该导电元件与第一导电部分或第二导电部分接触，该导电元件还形成不透明遮蔽层。

根据实施例，该装置包括以行和列分布的光电检测器的阵列。

根据实施例，堆叠包括至少第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层，第二半导体层插入在第一半导体层和第三半导体层之间并且与第一半导体层和第三半导体层接触，第二半导体层是其中捕获了由光电二极管接收到的大部分辐射的层。

根据实施例，第一半导体层与第一导电部分以及第二导电部分接触。

根据实施例，第一半导体层和/或第三半导体层由选自包括以下的群组的材料制成：

金属氧化物，特别是氧化钛或氧化锌；

分子宿主/掺杂剂系统，特别是由Novaled以商品名NET-5/NDN-1或NET-8/MDN-26商业化的产品；

导电或掺杂的半导体聚合物，例如PEDOT:甲苯磺酸盐聚合物，其是聚(3,4)-乙烯二氧噻吩和甲苯磺酸盐的混合物；

碳酸盐，例如CsCO3；

聚电解质，例如，聚[9,9-双(3'-(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴-alt-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFN)、聚[3-(6-三甲基己基铵]噻吩(P3TMAHT)或聚[9,9-双(2-乙基己基)芴]-b-聚[3-(6-三甲基己基铵]噻吩(PF2/6-b-P3TMAHT)；

聚乙烯亚胺(PEI)聚合物或乙氧基化(PEIE)、丙氧基化和/或丁氧基化的聚乙烯亚胺聚合物；以及

这些材料中的两种或多种的混合物。

附图说明

在结合附图对特定实施例的以下非限制性描述中，将详细讨论前述和其他特征和优点，其中：

图1是包括有机光电检测器的阵列的电磁辐射检测装置的电气图；

图2和图3分别是图1的检测装置的光电检测器的实施例的局部和简化的俯视图和横截面视图；

图4、图5和图6分别是图1的检测装置的光电检测器的另一实施例的局部和简化的俯视图和两个横截面视图；

图7A至图7E是在图2和图3中示出的制造光电检测器的方法的另一实施例的连续步骤中获得的结构的局部简化的横截面视图；并且

图8至图13是类似于图1的检测装置的光电检测器的其他实施例的图3的视图。

具体实施方式

为了清楚起见，在各个附图中相同的元件已经用相同的附图标记指定，并且此外，各个附图未按比例绘制。此外，仅示出和描述了对于理解所描述的实施例有用的那些元件。特别地，用于处理由下文描述的检测装置提供的信号的装置在本领域技术人员的能力范围内，并且不进行描述。在下面的描述中，术语“基本上”、“约”和“大约”在本文中用于指定所讨论的值的正负10％的容差。在下面的描述中，当形成电子组件的至少大多数材料是有机的时，电子组件被称为“有机的”。在下面的描述中，光电二极管的“有源区域”指定以下光电二极管的层，在其中发生了由光电二极管接收到的电磁辐射到电信号的大部分转换。

实施例提供了一种用于检测电磁辐射的装置，特别是在400nm至1,000nm之间的波长范围内的电磁辐射，该装置包括有机光电检测器的阵列，其中每个光电检测器包括有机光电二极管和对应于有机二极管的选择元件，与发光二极管不同，二极管的阳极连接到光电二极管的阳极或者二极管的阴极连接到光电二极管的阴极。光电二极管和二极管由半导体有机层的堆叠形成，其对于二极管和光电二极管是公共的。不透明的遮蔽层防止由光电检测器接收到的辐射到达堆叠的一部分。堆叠中未被照亮的部分作为二极管进行操作，并且堆叠中被照亮的部分作为光电二极管进行操作。堆叠覆盖了两个导电部分，该两个导电部分被充分地间隔开以施加电荷在堆叠中的主循环方向。在堆叠的与导电部分相对的端部处的堆叠的层形成了在二极管和光电二极管之间的公共电极。

此外，检测装置的结构比包括有机光电二极管和选择晶体管的阵列的检测装置的结构更简单。进一步简化了检测装置制造方法。实际上，形成光电二极管和选择二极管的步骤是混杂的。

图1是用于检测电磁辐射(例如，光)的装置10的实施例的电气图，该装置10包括以行和列布置的光电检测器Pix的阵列。图1示出三行和两列作为示例。每个光电检测器Pix包括串联组装的光电二极管PH和选择二极管D。在本实施例中，二极管D的阳极连接到相关联的光电二极管PH的阳极。二极管D的阴极连接到沿着与光电检测器Pix相关联的行延伸的导电迹线12，并且光电二极管PH的阴极连接到沿着与光电检测器Pix相关联的列延伸的导电迹线14。

每个导电迹线12可以通过开关SW1耦接到可以在从1V至10V范围内的高参考电势VDD的源，或者通过开关SW2耦接到可以在从0V至–10V的范围内的低参考电势Vss的源，例如地。在下面的描述中，认为低参考电势等于0V，并且高参考电势等于VDD，例如，基本上为5V。开关SW1和SW2由未示出的控制单元控制。每个导电迹线14耦接到读出电路16。根据实施例，每个读出电路16包括组装为积分器的运算放大器AO。运算放大器AO的反相输入(-)耦接到导电迹线14。运算放大器AO的非反相输入(+)de耦接到节点I，该节点I在操作中保持在高参考电势与低参考电势之间的中间电势处，例如VDD/2处。运算放大器AO的输出OUT通过电容器C耦接到运算放大器AO的反相输入(-)。开关SW3跨电容器C两端并联组装，并在接通时使能电容器C放电。

检测装置10如下进行操作。光电二极管PH的选择是逐行进行的。对于未被选择的每一行，该行的导电迹线12基本上保持在VDD处。由于每个比较器AO的反相输入(-)处的电势在VDD/2处，因此未被选择的行的每个二极管D被反向偏置，而未被选择的行的每个光电二极管PH被正向偏置。然后，流经光电检测器的电流对应于二极管D的反向电流或暗电流，该反向电流或暗电流非常低，例如，小于10^-10A。通过将所选行的导电迹线12耦接到地GND来获得对行的光电二极管PH的选择。所选行的每个二极管D然后被正向偏置，而所选行的每个光电二极管PH被反向偏置。流经光电检测器的电流对应于光电二极管PH的反向电流，并取决于由光电二极管PH接收到的辐射。在每个迹线14上流动的电流等于由所选行的光电检测器Pix提供的电流与其他未被选择的行的二极管D的暗电流之和。

图2是光电检测器Pix1的实施例的局部简化俯视图，其可以对应于检测装置10的光电检测器Pix之一。图3是图2的沿线III-III的横截面视图。图2以虚线示出了在俯视图中利用另一导电部分或半导体部分覆盖的导电部分或半导体部分的周围。

光电检测器Pix1包括：

支撑件20，其包括两个相对的表面22、24；

在表面22上延伸的分离的第一导电部分26和第二导电部分28，第一导电部分26包括形成光电二极管PH的电极的部分27和形成导电迹线14的部分29；

半导体层的堆叠30，其包括：覆盖第一导电部分26的一部分、第二导电部分28的一部分以及在导电部分26、28之间的支撑件20的一部分的第一界面层32；覆盖界面层32的有源层34和覆盖有源层34的第二界面层36；

电绝缘层38，其包括与支撑件20相对的表面39并覆盖界面层36、导电部分26、28的未被堆叠30覆盖的部分、以及支撑件20的未被堆叠30和导电部分26、28覆盖的部分；

导电元件40，其在绝缘层38的表面39上延伸以形成导电迹线12，并且进一步在与绝缘层38交叉的开口42中延伸以与第二导电部分28接触；以及

区域44，其对由装置10检测到的辐射不透明，并覆盖与堆叠30的一部分相对的支撑件20的表面24。

图4是光电检测器Pix2的另一实施例的局部简化俯视图，该光电检测器Pix2能够对应于检测装置10的光电检测器Pix之一。图5是图4的沿线V-V的横截面视图，并且图6是图4沿VI-VI线的横截面视图。图4以虚线示出了在俯视图中利用另一导电部分或半导体部分覆盖的导电部分或半导体部分的轮廓。

图4至图6中示出的光电检测器Pix2包括图2和图3中示出的光电检测器Pix1的所有元件，不同之处在于不存在导电元件40并且导电迹线12由导电部分28形成。通过中断导电部分26并通过提供导电桥46来执行导电部分26和28之间的交叉，该导电桥46耦接导电部分26的两个分离的部分并且跨越导电部分28。导电桥46通过绝缘区域48与导电部分28电绝缘。

根据光电检测器Pix2的变型，界面层32和有源层34可以有利地在光电检测器Pix2的整个表面上延伸。

支撑件20可以由介电材料制成。支撑件20可以是刚性支撑件，例如由玻璃制成。支撑件20可以是柔性支撑件，例如由聚合物或金属材料制成。聚合物的示例是聚乙烯-萘(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、棉和聚醚醚酮(PEEK)。支撑件20的厚度例如在从20μm至1cm的范围内，例如约125μm。支撑件20可以由透明或半透明的材料制成，例如由玻璃或塑料制成，特别是在装置10旨在在表面24的一侧上接收照明的情况下。

导电部分26和28可以由导电和透明的材料制成，例如由透明的导电氧化物或TCO、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、金属、或这些化合物中至少两种的混合物或合金制成。导电部分26和28可以具有多层结构。

能够形成导电部分26和28的TCO的示例是铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)和镓锌氧化物(GZO)。能够形成导电部分26和28的导电聚合物的示例是：称为PEDOT:PSS的聚合物，其是聚(3,4)-乙烯二氧噻吩和聚(苯乙烯磺酸钠)的混合物；以及聚苯胺，也称为PAni。能够形成导电部分26和28的金属的示例是银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)和铬(Cr)。能够形成导电部分26和28的多层结构的示例是多层AZO和AZO/Ag/AZO类型的银结构。

导电部分26和28的厚度可以在从5nm至30μm的范围内，例如，大约150nm。在导电部分26、28是金属的并且应当至少部分透明的情况下，导电部分26、28的厚度小于或等于20nm，优选地小于或等于10nm。光电检测器Pix1、Pix2的导电部分26与导电部分28之间的最小间隔大于或等于10nm，优选大于或等于1μm，更优选在从10μm至500μm的范围内。

根据界面层起阴极还是阳极的作用，界面层32或36可以对应于电子注入层或空穴注入层。界面层32或36的功函数能够根据界面层起阴极还是阳极的作用来阻挡、收集或注入空穴和/或电子。更特别地，当界面层32或36起阳极的作用时，它对应于空穴注入和电子阻挡层。界面层32或36的功函数然后大于或等于4.5eV，优选地大于或等于5eV。当界面层32或36起阴极的作用时，它对应于电子注入和空穴阻挡层。界面层32或36的功函数则小于或等于5eV，优选小于或等于4.2eV。

在界面层32或36起电子注入层的作用的情况下，形成界面层32或36的材料选自包括以下的群组：

金属氧化物，特别是氧化钛或氧化锌；

碳酸盐，例如CsCO3；

这些材料中的两种或多种的混合物。

优选地，第一界面层32起电子注入层的作用，并且由聚乙烯亚胺乙氧基化聚合物制成。界面层32的厚度优选在从0.1nm至500nm的范围内。优选地，界面层32具有大于10⁹Ω/□的电阻，优选地大于或等于10¹²Ω/□。界面层32的高电阻使能避免与导电部分26、28的短路的形成。

在界面层32或36起空穴注入层的作用的情况下，形成界面层32或36的材料可以选自包括以下的群组：

导电或掺杂的半导体聚合物，特别是由Sigma-Aldrich以商品名Plexcore OC RG-1100、Plexcore OC RG-1200商业化的材料、PEDOT:PSS聚合物或聚苯胺；

分子宿主/掺杂剂系统，特别是由Novaled以商品名NHT-5/NDP-2或NHT-18/NDP-9商业化的产品；

聚电解质，例如Nafion；

金属氧化物，例如，氧化钼、氧化钒、ITO或氧化镍；以及

这些材料中的两种或多种的混合物。

优选地，在界面层32或36起空穴注入层的作用的情况下，形成界面层32或36的材料是导电或掺杂的半导体聚合物。

优选地，第二界面层36起空穴注入层的作用，并且由PEDOT:PSS制成。PEDOT:PSS的优点是它可以通过印刷技术容易地沉积，例如通过喷墨、日光蚀刻法、丝网印刷、槽模涂布或涂布。界面层36在二极管D和光电二极管PH之间提供导电路径。界面层36的厚度优选在从10nm至50μm的范围内。优选地，界面层36的电阻小于10kΩ/□，优选小于或等于1kΩ/□。界面层36的低电阻使能减少响应时间并改善装置的线性。

有源层34可以包括小分子、低聚物或聚合物。这些可以是有机或无机材料。有源层34可以包括双极性半导体材料或N型半导体材料与P型半导体材料的混合物，例如以纳米级的堆叠层或紧密混合物的形式形成体异质结。有源层34的厚度可以在从50nm至1μm的范围内，例如大约300nm。

能够形成有源层34的P型半导体聚合物的示例是聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-alt-5,5-(4,7-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)、聚[(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b；4,5-b']二噻吩)-2,6-二基-alt-(4-(2-乙基己基)-噻吩并[3,4-b]噻吩)]-2,6-二基](PBDTTT-C)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)或聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊并][2,1-b；3,4-b']二噻吩)-alt-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)。

能够形成有源层34的N型半导体材料的示例是富勒烯，特别是C60、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯([60]PCBM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯([70]PCBM)、苝二酰亚胺、氧化锌(ZnO)或使能形成量子点的纳米晶体。

绝缘层38的厚度可以在从500nm至100μm的范围内，例如，约2μm。绝缘层38可以具有单层结构或多层结构。绝缘层38可以由氟化聚合物制成，特别是由Belex以商品名Cytop商业化的氟化聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚对二甲苯、聚酰亚胺(PI)、或这些化合物中的至少两种的混合物制成。层38可以溶液的形式沉积。

不透明区域44可以由基于碳的油墨、石墨烯、金属或这些化合物中的至少两种的混合物或合金制成。不透明区域44的厚度可以在从10nm到100μm的范围内，例如，约10μm。

导电桥46可以由例如PEDOT:PSS、银墨水或碳墨水的导电材料制成。导电桥46的厚度可以在从10nm至50μm的范围内。

绝缘区域48可以由以溶液形式沉积的电介质材料制成。绝缘区域48的厚度可以在从100nm至100μm的范围内。

在光电检测器Pix1、Pix2旨在在表面24的一侧上接收照明的情况下，如图2至图6中示出的实施例的情况一样，支撑件20、导电部分26和第一界面层32对由检测装置检测到的电磁辐射至少部分透明。图3和图5由箭头49示意性地示出了辐射到达表面24的一侧上的光电检测器Pix。第二界面层36和/或绝缘层38然后可以对辐射至少部分不透明，以减少表面39对有源层34的不期望的照明的风险。在光电检测器Pix1、Pix2旨在在绝缘层38的表面39的一侧上接收照明的情况下，如下文描述的实施例所发生的，绝缘层38和第二界面层36由至少部分透明的材料制成。支撑件20、导电部分26、28和/或第一界面层32然后可以对辐射至少部分不透明，以减少表面24对有源层34的不期望的照明的风险。在光电检测器Pix1、Pix2旨在在表面24的一侧上或在表面39的一侧上无差别地接收照明的情况下，支撑件20、导电部分26、28和绝缘层38由至少部分透明的材料制成。

此外，在光电检测器Pix1、Pix2旨在在绝缘层38的表面39的一侧上接收照明的情况下，并且在支撑件20进一步对于由光电检测器接收到的辐射至少部分透明的情况下，导电部分26、28可能对辐射至少部分不透明，以减少光在支撑件20中一直到二极管D的传播。

在操作中，不透明区域44防止辐射到达堆叠30的一部分，其然后作为二极管进行操作，而接收辐射的堆叠30的复位作为光电二极管PH进行操作。选择具有合适电阻率的形成界面层36的材料，使得基本上所有电荷通过两次穿过堆叠30的有源层34而在导电部分26和28之间流动，一次在由不透明区域44遮蔽的堆叠30的部分中，以及一次在接收电磁辐射的堆叠30的部分中。因此，有效地在光电二极管PH和二极管D之间利用公共阳极或公共阴极获得连接。在图3和图5中，增加了二极管D和光电二极管PH的电气符号。

图7A至图7E示出了制造光电检测器Pix1的方法的实施例的步骤。

图7A示出了在支撑件20的表面22上形成导电部分26和28以及在支撑件20的表面24上形成不透明区域44之后获得的结构。

根据所使用的材料，形成导电部分26、28和不透明区域44的方法可以对应于所谓的加法方法，例如，通过在所期位置处直接沉积形成导电部分26、28或不透明区域44的材料。沉积可以通过喷墨印刷、照相凹版、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂或滴铸进行。形成导电部分26、28和/或不透明区域44的方法可以对应于所谓的减法工艺，其中形成导电部分26、28和/或不透明区域44的材料层沉积在整个结构上，并且然后例如通过光刻或激光烧蚀去除未使用的部分。根据所考虑的材料，整个结构上的沉积可以例如通过液体沉积、通过阴极溅射或通过蒸发来执行。特别地，可以使用诸如旋涂、喷涂、浸渍、日光蚀刻法、槽模涂布、刮刀涂布、柔性版印刷或丝网印刷的方法。当导电部分26、28和/或不透明区域44是金属时，例如通过蒸发或通过阴极溅射将金属沉积在整个支撑件20上，并且通过蚀刻来界定导电部分26、28和/或不透明区域44。当形成导电部分26、28的材料不同时，特别是当导电部分26不透明时，可以在不同的步骤处形成导电部分26、28。

图7B示出了在整个支撑件20上具有连续沉积的层32、34、36之后获得的结构。层34和36可以通过槽模涂布形成。可以通过将结构浸入形成所考虑的层的材料的浴中、在将结构从浴中去除之后、并且将结构干燥之后，来形成层32。可以在沉积每个层32、34、36之后或在沉积层32、34、36中的一些、特别是层32之后提供退火步骤。可以在沉积每个层32、34、36之后或在沉积层32、34、36中的一些、特别是层34之后提供表面处理，以改善下一结构的沉积。作为示例，表面处理可以包括利用等离子体清洁的步骤，例如，由包括功率可以为500W的射频功率发生器的感应耦合等离子体源在反应器中以大约133Pa(约1托)的压力持续1分钟获得的氧等离子体。

图7C示出了在具有蚀刻层32、34和36以界定堆叠30之后获得的结构。蚀刻可以是反应离子蚀刻(RIE)。根据变型，可以通过先前描述的加法沉积方法或其他减法沉积方法来形成堆叠30。

图7D示出了在整个结构上沉积绝缘层38的步骤和在每个光电检测器Pix1的绝缘层38中形成开口42的步骤之后获得的结构。可以根据先前描述的加法沉积方法来沉积绝缘层38。开口42可以由RIE形成。

图7E示出了在形成导电元件40之后获得的结构。可以根据先前描述的加法或减法沉积方法来沉积导电元件40。

该制造方法的下一步骤特别包括例如通过覆盖保护层的图7E中示出的结构的表面24和39来封装光电检测器Pix1，并可能锯开支撑件20以界定检测装置10。

有利地，检测装置10可以通过印刷技术形成。导电部分26、28、层32、34、36、导电元件40和/或不透明区域44的材料可以以液体形式沉积，例如以导电和半导体油墨的形式。这里的“以液体形式的材料”还指定能够通过印刷技术沉积的凝胶材料。可以在不同层的沉积之间提供退火步骤，但是退火温度可以不超过150℃，并且沉积和可能的退火可以在大气压下进行。

在先前描述的实施例中，通过在支撑件22的表面24上形成不透明区域44来获得对二极管D的遮蔽以免受由检测装置接收到的辐射。图8和图9示出了适用于光电检测器的二极管D的遮蔽的其他实施例，该光电检测器旨在在支撑件20的表面24的一侧上接收光辐射。

图8示出了光电检测器Pix3的另一实施例。光电检测器Pix3包括光电检测器Pix1的所有元件，不同之处在于，不透明区域44不是形成在支撑件20的表面24上，而是设置在结合到表面24的涂层52的表面50上。涂层52包括对由光电二极管PH检测到的辐射至少部分透明的层，例如厚度为125μm的PET层。涂层52可以通过层压而结合到支撑件20，并且胶层54可以插入在层52和表面24之间。

图9示出了光电检测器Pix4的另一实施例。光电检测器Pix4包括光电检测器Pix1的所有元件，不同之处在于，不存在不透明区域44。对二极管D的遮蔽由导电部分28执行，该导电部分28对于由光电二极管PH检测到的辐射基本上是不透明的，而导电部分26对于辐射是至少部分透明的。根据实施例，导电部分28由不同于导电部分26的材料制成。作为示例，不透明导电部分28由金属材料制成或对应于石墨烯或石墨类型的沉积，并且透明导电部分26由TCO、Ag纳米导线或碳纳米管制成。本实施例有利地使能使遮蔽层更靠近二极管D。

图10至图13中示出的实施例适用于旨在在绝缘层38的表面39的一侧上接收光辐射的光电检测器。这些图用箭头56示意性地示出了到达在绝缘层38的表面39的一侧上的光电检测器的辐射。

图10示出了光电检测器Pix5的另一实施例。光电检测器Pix5包括光电检测器Pix1的所有元件，不同之处在于，不透明区域44不在支撑件20的表面24上形成，而是设置在绝缘层38的表面39上。

图11示出了光电检测器Pix6的另一实施例。光电检测器Pix6包括光电检测器Pix5的所有元件，不同之处在于，不透明区域44不在绝缘层38的表面39上形成，而是设置在结合到绝缘层38的表面39的涂层58的表面57上。涂层58包括对由光电二极管PH检测到的辐射至少部分透明的绝缘层，例如，厚度为125μm的PET层。可以通过层压将涂层58结合到绝缘层38，并且可以在涂层58和绝缘层38之间插入胶层60。

图12示出了光电检测器Pix7的另一实施例。光电检测器Pix7包括光电检测器Pix5的所有元件，不同之处在于，由不透明区域44对光电检测器Pix5执行的遮蔽功能直接由导电元件40执行，该导电元件40的部分在层38的表面39上延伸，其具有能够防止由光电检测器Pix7接收到的辐射56到达二极管D的形状。制造光电检测器Pix7的方法有利地包括少量步骤。

图13示出了光电检测器Pix8的另一实施例。光电检测器Pix8包括光电检测器Pix7的所有元件，不同之处在于，遮蔽功能由位于绝缘层38的表面39上的导电区域62执行，该导电区域62由与导电元件40相同的材料制成并且与导电元件40同时形成但不与导电元件40电连接。本实施例有利地使能避免不透明区域62在检测装置10的操作期间特别是通过注入噪声来降低导电元件40的导电特性。

上面已经描述了具有不同变型的各种实施例。应当注意，本领域技术人员可以在不示出任何创造性步骤的情况下组合这些各种实施例和变型。特别地，先前结合图8至图11描述的实施例可以利用先前结合图4至图6描述的光电检测器Pix2来实施。此外，在检测装置能够在支撑件20的表面24的一侧上和绝缘层38的表面39的一侧上都暴露于辐射的情况下，根据先前描述并在图2、图8或图9中示出的实施例之一，可以在表面24的一侧上设置防止每个光电检测器的二极管D暴露于辐射的第一不透明遮蔽层，并且根据先前描述并在图10至图13中示出的实施例之一，可以在表面39的一侧上设置防止每个光电检测器的二极管D暴露于辐射的第二不透明遮蔽层。

Claims

1.一种用于检测电磁辐射(49；56)的检测装置(10)，包括：

至少一个光电检测器(Pix；Pix1)，所述光电检测器包括在半导体层(32、34、36)的同一堆叠(30)中形成的不同于发光二极管的有机二极管(D)以及有机光电二极管(PH)，所述有机光电二极管接收所述辐射，所述光电检测器还包括至少一个遮蔽层(44)，所述至少一个遮蔽层对于所述辐射不透明并遮蔽所述堆叠中与所述有机二极管相对应的部分；

支撑件(20)；

在所述支撑件上延伸的第一导电部分(26)和第二导电部分(28)，其中，所述堆叠(30)至少部分地覆盖所述第一导电部分并至少部分地覆盖所述第二导电部分，所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的最小距离大于10nm；

绝缘层(38)，其覆盖所述堆叠(30)，其中，所述不透明遮蔽层(44)位于所述绝缘层上，在所述绝缘层的与所述堆叠相对的一侧上；以及

导电元件(40)，其在所述绝缘层(38)上延伸并穿过所述绝缘层，所述导电元件(40)与所述第一导电部分(26)或与所述第二导电部分(28)接触，所述导电元件(40)还形成所述不透明遮蔽层。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述二极管(D)的阳极连接至所述光电二极管(PH)的阳极，或者所述二极管的阴极连接至所述光电二极管的阴极。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述不透明遮蔽层(44)位于所述支撑件(20)的与所述第一导电部分(26)和第二导电部分(28)相对的一侧上。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述第一导电部分(26)对于所述辐射至少部分透明，并且所述第二导电部分(28)对于所述辐射不透明。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测装置，包括以行和列分布的光电检测器(Pix)的阵列。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的检测装置，其中，所述堆叠(30)包括至少第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层，所述第二半导体层(34)插入在所述第一半导体层(32)和所述第三半导体层(36)之间，并与所述第一半导体层和所述第三半导体层接触，所述第二半导体层是其中捕获了由所述光电二极管(PH)接收到的大部分辐射的层。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，所述第一半导体层(32)与所述第一导电部分(26)以及所述第二导电部分(28)接触。

8.根据权利要求6所述的检测装置，其中，所述第一半导体层(32)和/或所述第三半导体层(36)由选自包括以下的群组的材料制成：

金属氧化物；

分子宿主/掺杂剂体系；

导电聚合物或掺杂的半导体聚合物；

碳酸盐；

聚电解质；

这些材料中的两种或更多种的混合物。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其中

所述金属氧化物是氧化钛或氧化锌；

所述分子宿主/掺杂剂体系来自由Novaled公司以商品名NET-5/NDN-1或NET-8/MDN-26商业化的产品；

所述导电聚合物或掺杂的半导体聚合物是PEDOT聚合物:甲苯磺酸盐，其是聚(3,4)-乙烯二氧噻吩和甲苯磺酸盐的混合物；

所述碳酸盐是CsCO3；

所述聚电解质是聚[9,9-双(3'-(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴-alt-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFN)、聚[3-(6-三甲基己基铵]噻吩(P3TMAHT)或聚[9,9-双(2-乙基己基)芴]-b-聚[3-(6-三甲基己基铵]噻吩(PF2/6-b-P3TMAHT)。